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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE MEDICINA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MEDICINA: CIÊNCIAS MÉDICAS
CARACTERIZAÇÃO DAS CÉLULAS NATURAL KILLER NO PROCESSO DE
RECONSTITUIÇÃO IMUNE PRECOCE PÓS-TRANSPLANTE DE CÉLULAS-
TRONCO HEMATOPOÉTICAS E SUA INFLUÊNCIA NA PEGA E NO
DESENVOLVIMENTO DE DOENÇA DO ENXERTO CONTRA O HOSPEDEIRO
(DECH)
CLAUDIA CACERES ASTIGARRAGA
Orientadora: Prof
a
Dr
a
Lúcia Mariano da Rocha Silla
Dissertação de Mestrado
2006
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Livros Grátis
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Milhares de livros grátis para download.
... e ficaremos juntos até o tempo do fim do tempo, colhendo
os frutos prateados da lua
os frutos dourados do sol.
The Song of Wandering Aengus
William Butler Yeats
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AGRADECIMENTOS
Tudo tem o seu tempo, as coisas fáceis e as difíceis.
Iniciei o Mestrado sem saber que, diferentemente da grande maioria das
pessoas, a finalização desta experiência pontuaria meu amadurecimento profissional.
A paixão por Hematologia surgiu no terceiro ano da Faculdade de Medicina em
1991, a mistura de laboratório, imunologia, genética e suas possibilidades de
aplicação que na época quase beiravam a ficção científica, junto com o aprendizado
delicado de traduzir a silenciosa doença hematológica para os pacientes formaram
uma combinação irresistível. Parte culpa da minha professora e hoje orientadora Lúcia
Silla, parte pelo meu próprio temperamento: foi a primeira vez que briguei por um
paciente e não seria a última.
Depois vieram os cinco anos de residência, o encontro com os pacientes
transplantados de medula óssea, e a honra de escolher e ter sido escolhida por eles.
Final de residência, entrar no mestrado era o que quase todos faziam, foi o que
também fiz.
Mas aí a vida começou de verdade e também a eterna sensação de vida-dupla:
correr para atender um paciente grave e ao mesmo tempo comprar material para
montar o laboratório, coletar amostras para a pesquisa e dar um diagnóstico de
leucemia para um novo paciente e sua família. Não conseguir ficar na bancada do
laboratório porque o telefone tocava a cada cinco minutos. Correria, eterna correria.
Também tanto aprendizado. Os rituais judaicos da Lígia, a pintura eqüestre do
Fábio, a luta livre do Giuliano, a motocicleta do Tiago, os desenhos da Iara, a ioga da
Mariana e os planos de cada um para depois do transplante.
Estudar para cada um, tomar a melhor decisão quanto ao condicionamento, a
imunossupressão, o esquema antibiótico, tantas horas de vôo sem hora pra voltar para
casa.
Nessa época, prometi que a minha pesquisa tentaria ser relevante e não
somente uma etapa a ser vencida.
Hoje, mais de setenta transplantes depois, percebo como tenho sorte com as
pessoas da minha vida.
Como trabalhar sem a Alessandra Paz, meu fio-terra e companheira de todas
as horas, sem o Gustavo Faulhaber, parceiro da medicina baseada em evidências e
de conversas infindáveis sobre o tudo e o nada, sem a Liane Daudt, que consegue
misturar sensatez e bom-humor na medida certa?
Como trabalhar sem o carinho e a competëncia do pessoal do TMO? A risada
da Nara, o jeito da Tati, a fibra da Denise, a rapidez da Quênia, todos os tons de rosa
da Fabi, o choro de alegria da Claudia Porto.
E o que falar do pessoal do laboratório? O dedo-verde da Elvira nas culturas de
células, a persona da Cida, a alegria da Lia. Nunca pensei que fosse discutir células
NK tomando champanhe! Adoro o improvável tornado possível.
E seria sorte ou destino ter a minha família? Primeiro lugar onde aprendi que a
individualidade pode ser respeitada, mesmo que o dia-a-dia pareça um circo, mas
onde as coisas de importância são confortavelmente imutáveis.
Clá, Mano, Zeca, Candida amo vocês independente de onde eu vá.
DEDICATÓRIA
Para meu avô Manoel, que escapou das formigas na longínqua terra vermelha.
Para Cesar, que me ensinou que em quase tudo há ciência.
Para Candida, que me ensinou que o inexplicável pela ciência não só existe
como é belo.
SUMÁRIO
LISTA DE ABREVIATURAS...........................................................................................8
LISTA DE TABELAS.....................................................................................................11
LISTA DE FIGURAS.....................................................................................................12
1 INTRODUÇÃO...........................................................................................................13
2 BASES TEÓRICAS ...................................................................................................17
2.1 As células sanguíneas............................................................................ 17
2.2 Hematopoese ......................................................................................... 20
2.3 A Célula-tronco ou Stem cell .................................................................. 26
2.4 A Célula-tronco Hematopoética.............................................................. 31
2.5 Fontes de Células-tronco Hematopoéticas............................................. 37
3 TRANSPLANTE DE MEDULA ÓSSEA .....................................................................40
3.1 História do TMO..................................................................................... 40
3.2 Transplante de Medula Óssea na Atualidade........................................ 43
3.3 Biologia do Transplante de Medula Óssea............................................ 46
3.4 Transplante Autólogo de Células-tronco................................................ 47
3.5 Transplante Alogênico de Células-tronco............................................... 50
3.5.1 Tópicos em imunogenética do transplante alogênico....................... 50
3.5.1.2 O Sistema HLA no transplante. ................................................. 50
3.5.1.3 Resposta Th1/Th2..................................................................... 54
3.5.1.4 Doença do enxerto contra o hospedeiro (GVHD ou DECH)...... 56
3.5.1.4.1 Doença do enxerto contra o hospedeiro aguda (aGVHD) ...... 57
3.5.1.4.2 Doença do enxerto contra o hospedeiro crônica (cGVHD)..... 62
3.5.1.4.3 Tratamento de GVHD............................................................. 66
3.5.1.5 Efeito do enxerto-contra-o-tumor (GVL OU GVT)...................... 67
3.5.1.6 Imunodeficiência Pós-Transplante............................................. 69
3.5.2 Transplante Alogênico na Atualidade............................................... 70
3.6 Reconstituição Imune ............................................................................. 75
3.6.1 Reconstituição Imune Pós TMO Autólogo........................................ 79
3.6.2 Reconstituição Imune Pós TMO Alogênico...................................... 84
3.7 Natural Killer ........................................................................................... 89
3.7.2 Morfologia, Citoquímica e Marcadores de Superfície....................... 90
3.7.3 Função............................................................................................. 91
3.7.4 Ontogenia das células NK................................................................ 95
3.7.5 Receptores de Células NK............................................................... 96
3.7.5.1 Os KIRs, os LIRS os receptores lectina -like............................. 99
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ...........................................................................114
ANEXO.......................................................................................................................136
IMPACT OF EARLY RECOVERY OF NK CELLS ON RELATED DONOR
ALLOGENEIC BONE MARROW TRANSPLANT AND ITS EFFECT ON
ENGRAFTMENT AND GVHD DEVELOPMENT ........................................................176
LISTA DE ABREVIATURAS
APCs – Células apresentadoras de antígenos
BCRs – receptores de células B
BM – Medula óssea
CB – cordão umbilical
CCO – Célula de cordão umbilical
CD4+ – Células T helper
CICLT – Células iniciadoras de cultura de longo termo
CNT – Células nucleadas totais
CPP – CÉLULA PROGENITORA PERIFÉRICA
CSF – Colony Stimulating Factor
CLTD – Type lectin-like NK receptor domains
CTL – Linfócitos T citotóxicos
DECH,GVHD OU GVH – DOENÇA-ENXERTO-CONTRA-HOSPEDEIRO
DH – Doença de hodgkin
DLA – Dog leukocyte antigens
DLI – Infusão de linfócitos do doador
EBMT – GRUPO EUROPEU DE TRANSPLANTE DE MEDULA OSSEA E CÉLULAS
PROGENITORAS PERIFÉRICAS
EBV – EPSTEIN-BARR VÍRUS
ECL OU GVL – EFEITO-ENXERTO-CONTRA-LEUCEMIA
ECM – MATRIZ EXTRA-CELULAR
FACS – FLUORESCENCE-ACTIVATED CELL SORT
GCS-F – Fator Estimulador/Crescimento De Colônia Granulocítica
GVL OU GVT – EFEITO DO ENXERTO-CONTRA-O-TUMOR; EFEITO ENXERTO-
CONTRA-LEUCEMIA
HLA – Antígenos leucocitários humanos (H
uman Leukocyte Antigens)
HSC – CÉLULAS TRONCO HEMATOPOÉTICAS
hsp70 – Proteínas de choque térmico
IBMTR – Registro Internacional de Transplantes de Medula Óssea
INF-γ – Interferon gama
INF-α – Interferon alfa
Ig – Imunoglobulinas
IL-1 – Interleucina-1
IL-2 – Interleucina-2
IL-4 – Interleucina-4
IL- 6 – Interleucina-6
IL-10 – Interleucina 10
IL-12 – Interleucina 12
ITAMs –Limunorreceptores baseados em Tirosina promotores de ativação
ITIMs – Limunorreceptores baseados em Tirosina promotores de inibicao
KIR – Killer-cell-immunoglobulin-like receptor
LAK – lymphokine-activated-killer cells
LIRs – leukocyte Ig-like receptors
LMA – Leucemia mielóide aguda
LMC – Leucemia mielóide crônica
LÑH – Linfoma não-hodgkin
LTRCs – Células repopuladoras a longo prazo
mHa – Antígenos menores de histocompatibilidade
MHC – Complexo Maior de histocompatibilidade
MO – Medula óssea
MTX – Metotrexate
NCAM – Molécula de adesão celular neural
NK – Natural killer
NMDP – Programa Nacional de doação de médula óssea americano
PB – Sangue periférico
PBSCT – Transplante de células-tronco periféricas
Receptores KIR – killer-imunnoglobulin-like-receptors
SCF – Fator de crescimento de célula tronco
SMD – Síndromes mielodisplásicas
STRCS – CÉLULAS REPOPULADORAS A CURTO PRAZO
TBI – Irradiação corporal total
TCOB – Transplante de células de cordão umbilical
TCPP – TRANSPLANTE DE CÉLULAS PROGENITORAS PERIFÉRICAS
TCR – Receptor de célula T
TGF-Β – FATOR DE TRANSFORMAÇÃO DE CRESCIMENTO BETA
Th1 – T-helper do tipo 1
Th2 – T-helper do tipo 2
TMO – Transplante de medula óssea
TNF-α – Fator de necrose tumoral alfa
TRECs – Círculos de excisão de receptores de células T
TRM – Taxa de mortalidade relacionada ao transplante
UCB – Unidade de cordão umbilical
UFC – Unidade formadora de colônia
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – CÉLULAS-TRONCO ADULTAS HUMANAS E SUA DIFERENCIAÇÃO
PRIMÁRIA ....................................................................................................................29
TABELA 2 – CARACTERÍSTICAS DAS HSCS DE DIFERENTES FONTES..............36
TABELA 3 – FONTES DE CÉLULAS-TRONCO .........................................................38
TABELA 4 – INDICAÇÕES DE TRANSPLANTE DE CÉLULAS-TRONCO
HEMATOPOÉTICAS....................................................................................................45
TABELA 5 - CLASSIFICAÇÃO DE GVHD AGUDO.....................................................61
TABELA 6 – TIPOS DE KIR COM ESPECIFICIDADE PARA HLA CLASSE I .........100
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – Hematopoese...........................................................................................20
FIGURA 2 – Hematopoese e citocinas.........................................................................26
FIGURA 3 – Diferenciação de célula-tronco em tecidos germinativos.........................28
FIGURA 5 – MHC Classe I e Classe II, Adaptado de Nardi (60). ................................52
FIGURA 6 – Patofisiologia do GVHD agudo................................................................60
FIGURA 7 – GVHD agudo de pele...............................................................................62
FIGURA 8 – GVHD crônico ocular...............................................................................65
FIGURA 9 – GVHD crônico de pele.............................................................................66
FIGURA 10 – Regulação da resposta NK por receptores de ativação e inibição .......97
13
1 INTRODUÇÃO
O papel do sistema imunológico, e sua utilização no controle do crescimento de
células tumorais, tem sido objeto de discussão e estudo há vários anos. A teoria de
“vigilância imunológica” postula que os tumores, principalmente aqueles secundários a
vírus oncogênicos, provocam uma resposta imunológica no indivíduo, o que leva à
destruição das células tumorais (1). Os estudos envolvendo a identificação das células
e substâncias relacionadas à supressão tumoral, seus mecanismos de ação contra as
neoplasias e a potencialização da resposta imune aos tumores e sua modulação,
levaram ao desenvolvimento de um campo extremamente promissor: a imunoterapia
(2).
Para o desenvolvimento desta área de estudo, foi – sem dúvida – essencial o
conhecimento dos fenômenos envolvidos na reconstituição imune proporcionados
pelos transplantes de medula óssea.
O transplante de medula óssea tem sido usado como opção terapêutica com
potencial curativo em uma gama imensa de doenças incluindo neoplasias
hematológicas, anemia aplásica, distúrbios de células vermelhas e imunodeficiências
congênitas (3). Nestes procedimentos, o paciente recebe – classicamente – um
condicionamento com altas doses de quimioterapia e/ou irradiação corporal total para
ablação das células maduras da medula óssea e da maioria das células progenitoras;
posteriormente, recebe células que vão reiniciar o seu sistema imunohematopoético.
As células que reiniciam o sistema imunohematopoético são chamadas
células-tronco ou stem cells hematopoéticas.
14
O paciente pode receber células coletadas anteriormente de sua própria
medula (transplante autólogo de medula óssea), células coletadas a partir de seu
sangue periférico por aférese (transplante de células periféricas autólogas).
No transplante alogênico de medula óssea, o paciente recebe medula ou
células progenitoras periféricas de um doador relacionado HLA compatível (irmão,
mais freqüentemente) ou não-relacionado HLA compatível (doador cadastrado em
“bancos” de registros de HLA). No transplante alogênico, pode-se observar rejeição
imunológica do enxerto por células imunocompetentes do receptor, também a doença-
enxerto-contra-hospedeiro (DECH,GVHD,GVH) em que as células imunocompetentes
do doador (linfócitos T) “atacam” o receptor da medula óssea (4,5,3).
Observou-se que os pacientes que recebiam medula manipulada para retirada
de linfócitos T (medula T depletada) tinham um índice muito menor de DECH, mas, em
compensação, apresentavam imunodeficiência de longa duração, associada com
aumento de risco de recaída, rejeição do enxerto e reativação de infecções virais. Os
pacientes com GVH mais importante quase nunca recaiam (6,7).
Reconheceu-se – a partir daí – o efeito-enxerto-contra-leucemia (ECL ou GVL),
que se caracteriza pelo reconhecimento e pela destruição de células leucêmicas por
parte das células do doador, num processo de resposta imune contra células malignas
residuais na medula do receptor invisíveis ao exame morfológico, ou seja, resposta
imune contra doença residual mínima (8,9,10).
Somente 25 a 30% dos pacientes têm doador para TMO alogênico
imunologicamente compatível na família (transplante alogênico aparentado). Nos
registros internacionais de doadores de medula óssea, existem mais de cinco milhões
de doadores voluntários HLA – tipados, mas, mesmo assim, as chances de ser
encontrado um doador HLA compatível não-relacionado (não-aparentado) varia de
15
acordo com a raça do receptor; entre aproximadamente 60 a 70% para caucasianos e
menos de 10% para outras raças (11).
Um obstáculo para a realização de transplantes alogênicos clássicos é o tempo
dispendido entre o registro do receptor, a identificação do doador compatível e a
efetiva chegada das células coletadas até o paciente. Some-se à dificuldade de
encontrar um doador completamente compatível, a limitação de idade dos pacientes: o
condicionamento clássico é muito severo para pacientes idosos. Tais motivos
inviabilizam a realização do transplante alogênico em metade dos pacientes com
indicação para tal. (11).
Podemos entender o interesse intenso da comunidade científica internacional
em novas modalidades de transplante alogênico como o transplante de medula não-
mieloablativo (mini-transplantes) e o transplante haploidêntico, com o qual teríamos a
possibilidade de ultrapassar a barreira da idade e a da completa compatibilidade HLA,
respectivamente.
O nome transplante de medula óssea (TMO) se consagrou pelo uso e, muitas
vezes, é usado como sinônimo de transplante de células progenitoras periféricas
(TCPP). Este transplante de células progenitoras periféricas autólogas substituiu o
transplante de medula óssea autóloga, que hoje em dia é usado em pacientes nos
quais não foi possível fazer boa coleta de células periféricas (12).
É importante salientar que, neste tipo de transplante, a ocorrência de DECH é
muito pequena, mas que, em compensação, a taxa de recaída é grande, ou seja, não
há GVL (13).
As células capazes de realizar supressão tumoral (linfócitos T, células NK,
células dendríticas) estão presentes após reconstituição imune em todos os tipos de
transplante de células progenitoras hematopoéticas, mas o seu surgimento e a
16
retomada de suas funções citotóxicas diferem de acordo com o tipo de transplante
(14,15).
A presença destas células não significa ação antitumoral específica; elas fazem
parte da resposta imunológica normal do indivíduo a vírus e a outros agentes. A
maneira pela qual são estimuladas a fazer supressão tumoral, e a potencialização
deste efeito, também são objetos de estudo para a imunoterapia.
Existe um grande interesse em melhorar a recuperação imune pós-transplante
na tentativa de erradicar a doença residual. Para tanto, uma das células bastante
estudadas é a NK (natural killer), que é espontaneamente citotóxica para uma
variedade de células tumorais frescas ou obtidas através de culturas tendo a sua
atividade aumentada pelo uso da interleucina-2 (16).
As células NK pós-transplante têm uma recuperação imune precoce no
transplante de medula como um todo, é especialmente rápida no transplante de
células progenitoras periféricas autólogas; o que talvez possa contribuir para uma
recuperação clínica mais rápida nestes pacientes (17).
17
2 BASES TEÓRICAS
2.1 AS CÉLULAS SANGUÍNEAS
Indivíduos normais requerem, diariamente, a produção de bilhões de células
sanguíneas diferenciadas. As células sanguíneas maduras são derivadas de células-
tronco indiferenciadas e células progenitoras. O
processo altamente orquestrado da
formação e do amadurecimento das diversas células sangüíneas e homeostase é
denominado hematopoese (18,19).
A complexidade deste sistema é imensa, visto que durante toda a vida – a
cada hora – necessitamos produzir cerca de 1 - 5 x10
9
eritrócitos e 1 - 5 x10
9
leucócitos. Precisamos também de resposta rápida ao stress agudo (perda abrupta de
sangue e infecção), bem como do retorno a homeostase. É ainda necessário manter
um pool de células indiferenciadas, que darão origem às demais quando necessário.
As células sanguíneas deverão manter-se funcionais em locais muito distantes da
medula óssea, onde a maioria é originada.
Durante a vida adulta, o indivíduo tem na medula o principal sítio
hematopoético. As células sangüíneas apresentam necessidade de regeneração
constante, contínua e eficiente. Isto se deve ao fato de que os variados tipos celulares
apresentam um tempo relativamente curto de vida que varia de um dia até poucos
meses, embora subpopulações pequenas de células possam sobreviver durante um
longo período de tempo (20,19,21).
Existem duas linhagens celulares primordiais: a linfóide e a mielóide
(22,23,24,21).
Os progenitores mielóides originarão os seguintes tipos celulares:
18
Eritrócitos: são células anucleadas cuja função é essencialmente a de
transportar os gases respiratórios no organismo; para isso, apresentam a
característica especial de sofrer deformação celular permitindo a sua passagem
através de capilares.
Neutrófilos: são os leucócitos mais abundantes, correspondendo a 60-70% do
total. Apresentam mobilidade e capacidade de fagocitose sendo, portanto,
especialmente importantes no processo de defesa contra infecções.
Eosinófilos: estão presentes em pequeno número no sangue. São
semelhantes morfológica e funcionalmente aos neutrófilos e parecem ser capazes de
fagocitar, embora esta não seja sua principal função e sim a de secretar substâncias a
partir de seus grânulos fazendo combate a parasitas como, por exemplo, os helmintos.
Basófilos/Mastócitos: são encontrados em pequeno número na circulação
sendo freqüentemente encontrados nos tecidos. Apresentam grandes quantidades de
substâncias envolvidas em reações de hipersensibilidade imediata, tais como
histaminas, serotonina e heparina. Estão presentes principalmente nas mucosas, onde
os linfócitos T estimulam sua proliferação; encontram-se também em volta dos vasos e
no tecido conjuntivo.
Monócitos: correspondem a cerca de 2-8% dos leucócitos. Quando migram
aos tecidos, sofrem modificações morfológicas e metabólicas resultando em
macrófagos e células apresentadoras de antígenos. Dessa forma, desempenham
variadas funções como citotoxicidade, secreção de moléculas, quimiotaxia, fagocitose,
pinocitose e apresentação de antígenos.
Megacariócitos: são grandes células cujo volume citoplasmático chega a ser
dezesseis vezes maior do que o das outras células sanguíneas. Do citoplasma dos
megacariócitos se originam as plaquetas, fragmentos que desempenham papel
19
importante na coagulação, também estando envolvidas na resposta imune ao
liberarem histamina e serotonina acumuladas em suas vesículas.
Os linfócitos, que representam em torno de 20% do total de leucócitos
presentes na circulação adulta, estão especialmente envolvidos no processo de
resposta imunológica, desempenhando funções que vão desde o reconhecimento de
moléculas até a produção de resposta imune.
Os progenitores linfóides originarão os seguintes tipos celulares:
Linfócitos B: representam em torno de 5-15% do total de linfócitos circulantes
e caracterizam-se pela produção de imunoglobulinas (anticorpos). Estas moléculas
podem estar inseridas na membrana celular onde atuam como receptores específicos
de antígenos, ou então podem ser secretadas, participando da imunidade humoral.
Linfócitos T: são células relacionadas com a imunidade celular, pois
participam da resposta imune do hospedeiro contra microorganismos de multiplicação
intracelular – da rejeição a enxertos –; da produção de vários fatores que interferem na
atividade dos linfócitos B e de outras células do sistema hematopoético.
Células Natural Killer (NK): São linfócitos do sistema imune inato, que têm
função precoce durante infecção via produção de citoquinas e lise de células
infectadas. Conforme detalhado adiante, apresentam a característica de mediar
citotoxicidade espontânea sem sensibilização prévia contra diversas células alvo
tumorais ou infectadas por vírus. A heterogeneidade funcional das populações de
células NK se origina da expressão diferenciada de vários receptores de inibição e
ativação na superfície celular.
20
FIGURA 1 – Hematopoese
Fonte: Abbas (21)
2.2 HEMATOPOESE
O processo de hematopoese envolve a complexa relação entre processos
genéticos intrínsecos das células sanguíneas e de seu ambiente. Essa relação
determina quando e como células-tronco hematopoéticas, progenitores e células
21
maduras, permaneçam quiescentes, proliferem, diferenciem-se, façam auto renovação
ou vão à apoptose (morte celular programada) (25). Todos os mecanismos genéticos e
ambientais que governam a produção sanguínea operam dentro do relativo equilíbrio
destes processos celulares fundamentais. Sob condições normais, a maioria das
células-tronco hematopoéticas e muitos progenitores estão quiescentes na fase G0 do
ciclo celular; entretanto muitos dos progenitores mais maduros estão proliferando e
produzindo células maduras. Na ausência de fatores de stress, o equilíbrio da
produção é mantido pela taxa de apoptose entre progenitores e células maduras.
Quando há fatores de stress como infecções e sangramentos, muitos
processos ocorrem: pools de células armazenadas na medula, ou aderidas ao
endotélio, são rapidamentes colocadas na circulação para fazerem a localização da
injúria; alguns progenitores e algumas células maduras vão à apoptose; progenitores e
células-tronco quiescentes são estimulados por fatores de crescimento a proliferarem-
se e diferenciarem-se em leucócitos maduros, eritrócitos e plaquetas. Quando o
sangramento, infecção, ou outro fator de stress cessa, e a demanda por células
sanguíneas retorna ao normal, os processos anti-apoptóticos e proliferativos iniciados
são concluídos, as células sanguíneas são redistribuídas aos seus locais de
armazenamento, e a cinética da hematopoese retoma aos níveis basais.
Este processo repete-se inúmeras vezes durante a existência do indivíduo e é
observado – de forma aumentada – após quimioterapia e transplante de medula óssea
(19).
A medula óssea, presente na cavidade de praticamente todos os ossos do
organismo, apresenta-se como um tecido onde células hematopoéticas – de diferentes
linhagens e estágios de diferenciação – encontram-se em íntima relação com as
células do estroma.
22
No sistema hematopoético existe um pool constante de células indiferenciadas
denominadas células-tronco ou stem cells, consideradas células pluripotentes, auto-
renováveis e capazes de originar e reconstituir as diferentes linhagens das células
maduras (26).
Prova disso são estudos realizados em indivíduos leucêmicos transplantados
com células de medula óssea alogênica provenientes de doadores femininos
heterozigotos para marcadores presentes no cromossoma X (Orlic e Bodini, 1994). A
inativação ao acaso do cromossoma X permitiu o rastreamento da progênie destas
células. Foi observada – nos indivíduos receptores – uma grande maioria de linfócitos
e granulócitos expressando os mesmos marcadores, indicando que uma célula ou um
pequeno conjunto de células com o mesmo cromossoma X inativado foi responsável
pela inativação de todas as linhagens celulares hematopoéticas (27).
Provavelmente os reguladores do ambiente da hematopoese mais bem
caracterizados são as citocinas. As citocinas são uma grande família de proteínas que
mediam efeitos positivos ou negativos sobre a quiescência, apoptose, proliferação e
diferenciação das células. Dentre as citocinas, temos os fatores estimuladores de
formação de colônia (Colony Stimulating Factor – CSFs) em número de quatro: CSFs:
IL-3, GM-CSF, G-CSF e M-CSF. Além desses – de atuação mais específica – são
identificadas ainda citocinas como a (IL-1), IL-4, IL-5 e IL-6 que exercem atividades
estimulatórias, diretas ou indiretas, para determinadas células hematopoéticas.
Segundo Minden (28), os fatores de crescimento podem ser classificados entre os que
atuam predominantemente em diferentes fases de diferenciação celular (precoce ou
tardia); os que atuam em uma ou várias linhagens; os que atuam diretamente
estimulando o crescimento das células, ou ainda aqueles que atuam como fatores
acessórios.
23
Uma característica comum aos fatores de crescimento hematopoéticos é o seu
tamanho relativamente grande que impede sua direta penetração na célula-alvo. Para
isso ela apresenta – exposto em sua membrana – um sítio receptor para o fator que,
quando ligado a este receptor específico, transmite uma sinalização ao interior da
célula-alvo (29).
Estas sinalizações incluem ativação de tirosina quinase, como quinase de
adesão focal, pp60src, c-ABL, quinases MAP, quinases de junção e proteína C
quinase. As citocinas também modulam os mediadores de crescimento e diferenciação
celular como c-src, fosfoinositidas, proteína C, fatores de crescimento mediadores de
sinalização (19).
Citocinas como interleucina 3 (IL-3) e GM-CSF induzem a proliferação celular
enquanto outras citocinas como flt – 3 e kit ligante protegem as células contra a
apoptose e as sensibilizam para os efeitos das citocinas produtoras de crescimento.
As citocinas também podem facilitar as interações entre células-tronco e elementos do
microambiente, incluindo componentes da matriz extracelular (ECM).
As citocinas reguladoras das células-tronco incluindo o fator de transformação
de crescimento beta (TGF- β), fator de necrose tumoral alfa (TNF- α) modulam a
atividade do ciclo celular e a pega do enxerto pós transplante de medula.
As citocinas de regulação hematopoéticas são produzidas tanto por
mecanismos autócrinos quanto parácrinos e muitas vezes, são produzidas por células
não – hematopoéticas, incluindo o estroma da medula óssea e o endotélio (19).
As quimiocinas são outra classe de proteínas, importantes reguladoras da
hematopoese. Estas moléculas regulam o tráfego das células sanguíneas e o “homing”
nos tecidos necessitados; podem ser reguladoras de crescimento positivas ou
negativas. As quimiocinas regulam uma variedade de processos como inflamação,
24
migração e desenvolvimento leucocitário, angiogênese, crescimento de células
tumorais e metástases. As quimiocinas ligam-se a uma ou mais proteínas (proteína
estruturalmente relacionada à guanina) ligadas a receptores transmembrana. Na
hematopoese, as quimiocinas podem inibir o crescimento dos progenitores, regulam a
migração dos progenitores hematopoéticos e mediam o desenvolvimento das células T
no timo. Como exemplo, poderíamos citar a quimiocina SDF-1 (que se liga ao receptor
CCXR-4), essencial no tráfego das células-tronco no embrião em desenvolvimento,
media o “homing” das células-tronco e das células progenitoras para a medula óssea
após transplante de medula e também a mobilização de células-tronco para coleta de
células-tronco periféricas para transplante (26,30).
Outros importantes reguladores do ambiente da hematopoese são os
elementos da matriz extracelular, outras células hematopoéticas e não-
hematopoéticas, nutrientes, vitaminas e uma variedade de processos fisiológicos.
As células-tronco hematopoéticas e células progenitoras ligam-se fortemente a
componentes de elementos da matriz extracelular como sulfatos de heparina,
quimiocinas, colágenos, lamininas, trombospondina-1, fibronectina e outros. Estas
moléculas auxiliam na localização das células-tronco hematopoéticas e células
progenitoras dentro da gama imensa de citocinas reguladoras positivas ou negativas e
outros reguladores de crescimento.
Os componentes da matriz extracelular (ECM) e componentes do estroma
medular podem, diretamente, mediar sinais para as células-tronco hematopoéticas
(HSC) ativando o crescimento, protegendo estas células dos mecanismos apoptóticos
ou modulando respostas a fatores reguladores positivos ou negativos. As moléculas
de adesão nas HSCs e células progenitoras que mediam a ligação aos componentes
da ECM incluem as integrinas, selectinas e mucinas. A aderência das células ao
25
microambiente pode iniciar novos processos de sinalização e alterações bioquímicas
intracelulares (31).
As células hematopoéticas e não-hematopoéticas que podem regular a
hematopoese incluem células NK, células T, macrógagos, fibroblastos, osteoblastos,
adipócitos. Estas células podem produzir importantes fatores de crescimento, facilitar a
pega ou induzir a apoptose.
Um número de vitaminas, nutrientes, elementos (zinco, selênio, cobre,
vitaminas A, D e E) são críticos para a hematopoese. Retinóides e principalmente
antagonistas retinóides têm papel importante na diferenciação celular, mesmo em
baixas concentrações.
Um grande número de processos fisiológicos também pode afetar a
hematopoese, incluindo o stress espoliativo causado pelo movimento dos fluidos ao
redor das células, as forças mecânicas de atração e repulsão entre as células, a
concentração de oxigênio, a tridimensionalidade do microambiente, o estado redox do
microambiente.
Além da grande quantidade de fatores ambientais que regulam a
hematopoese, um número de eventos genéticos intrínsicos, também são críticos. A
família Rb, a E2f, as ciclinas, SCL, Hox e outras famílias de genes parecem regular a
proliferação e a auto-renovação das células-tronco hematopoéticas primitivas. A
família bcl, além de outras, regula a apoptose nas células hematopoéticas. Uma
variedade de genes – como C/EBP, MyD, PaxB e Ikaros – parece ter papel crucial na
diferenciação da célula-tronco hematopoética e no comprometimento com linhagem
celular.
26
FIGURA 2 – Hematopoese e citocinas.
Fonte: Abbas (32).
2.3 A CÉLULA-TRONCO OU STEM CELL
O sistema hematopoético tem sido, tradicionalmente, visto como um sistema
organizado, hierárquico, com uma célula-tronco auto-renovável no topo, células
27
progenitoras comprometidas no meio e células precursoras restritas a linhagem única
que dão origem a células terminalmente diferenciadas no final (vide FIGURA 1 e 2).
Este conceito clássico – o de a célula-tronco ser restrita a uma linhagem órgão
específica – tem sido questionado pela sugestão de que células-tronco adultas,
incluindo a célula-tronco hematopoética, retêm um grau de plasticidade previamente
desconhecido, que permite a elas diferenciarem-se através das fronteiras de linhagem,
tecido e células germinativas (33,34).
Um conceito de plasticidade globalmente aceito ainda deve ser definido, mas
em geral este termo refere-se à recém-descoberta habilidade das células-tronco de
ultrapassar barreiras de linhagens e adotar os perfis de expressão e os fenótipos
funcionais característicos de outros tecidos (35).
Uma célula-tronco verdadeira deve satisfazer alguns critérios operacionais: a.
deve ser clonogênica, capaz de auto-renovação ilimitada por divisão simétrica; b. deve
ser capaz de divisão assimétrica: uma célula filha idêntica à célula mãe; a outra, célula
filha, dando origem a tipos múltiplos de células diferenciadas, representando os três
tipos de tecidos germinativos embrionários (ectoderma, mesoderma e endoderma); c.
deve ser originada de uma fonte embrionária, ou de célula-tronco adulta.
28
FIGURA 3 – Diferenciação de célula-tronco em tecidos germinativos.
Fonte: Körbling e Estrov (34).
Desta forma, as reservas de células-tronco hematopoéticas podem contribuir
para o desenvolvimento de outras linhagens celulares como pâncreas ou fígado.
29
TABELA 1 – CÉLULAS-TRONCO ADULTAS HUMANAS E SUA DIFERENCIAÇÃO
PRIMÁRIA
TIPO CELULAR
Localização Tecidual
Específica
Células ou Tecidos Produzidos
Células-tronco
hematopoéticas
Medula óssea, sangue
periférico
Medula óssea e células sanguíneas
linfohematopoéticas
Células-tronco
mesenquimais
Medula óssea, sangue
periférico
Osso, cartilagem, tendão, tecido
adiposo, músculo, estroma medular,
células neuronais.
Células-tronco neurais
Células ependimárias,
astrócitos (zona
subventricular) do sistema
nervoso central.
Neurônios, astrócitos,
oligodendrócitos
Células-tronco
hepáticas
Ductulos biliares terminais
(células de Hering) ou próximo
a eles.
Células ovais que
subseqüentemente geram
hepatócitos e células ductulares.
Células-tronco
pancreáticas
Intrailhotas, células nestina
positivas, células ovais e
células ductais.
Células Beta
Células-tronco
músculo esqueléticas
ou células satélites
Fibras musculares Fibras músculo - esqueléticas
Células-tronco da pele
(queratinócitos)
Lâmina basal da epiderme,
zona búlgea do folículo piloso.
Epiderme, folículos pilosos.
Células-tronco
epiteliais do pulmão
Traquéia basal e células
secretoras de muco, células
Claras bronquiolares,
pneumócito alveolar tipo II.
Células mucosas e ciliadas,
pneumócitos tipo I e tipo II.
Célula-tronco do
epitélio intestinal
Células epiteliais localizadas
ao redor de cada cripta.
Células de Paneth, enterócitos com
borda ciliada, células secretoras de
muco e células enteroendócrinas
vilosas.
Fonte: Körbling e Estrov (34).
30
O início da compreensão da plasticidade das células-tronco originou da
observação que células do doador de medula óssea foram encontradas em tecidos
não hematopoéticos do receptor. Os abundantes relatos na literatura sugerem que,
sob condições adequadas, as células-tronco podem contribuir para – virtualmente –
qualquer tecido (33).
Especula-se sobre os mecanismos de plasticidade: provar um, não exclui os
outros. Existem quatro modelos de mecanismos de plasticidade: a) A diferenciação de
células-tronco pluripotentes: modelo consistente com o paradigma existente de que as
células sempre vão de um estado menos diferenciado para um mais. Este modelo
prediz que existe uma célula altamente pluripotente ainda não comprometida com a
linhagem hematopoética e que mantém a habilidade de diferenciar-se em múltiplos e
diversos tipos celulares. b) Transdiferenciação indireta: a célula-tronco modifica o seu
padrão de expressão gênica para um padrão de célula completamente diferente,
através de uma via de dediferenciação/rediferenciação que, provavelmente, passa
através de um tipo celular intermediário ainda desconhecido. c) Transdiferenciação
direta: a célula-tronco modifica o seu padrão de expressão gênica diretamente para
um padrão de célula completamente diferente. d) Fusão: na fusão, as células-tronco
da medula óssea adquirem um fenótipo não-hematopoético; uma célula derivada da
medula, talvez um macrófago, fusiona-se a uma célula não-hematopoética; o núcleo
da célula derivada da medula assume o padrão de expressão gênica da célula não-
hematopoética; os dois núcleos não necessitam fusionar-se. Estes modelos não são
mutuamente exclusivos. A dediferenciação através de um tipo celular intermediário
representa uma célula-tronco altamente pluripotente com a capacidade de diferenciar-
se diretamente em tipos celulares múltiplos, ou ter a capacidade de fusionar-se com
diferentes tipos celulares (35, 34,25).
31
A plasticidade das células-tronco tem sido um campo de pesquisa intenso e
excitante, visto o potencial terapêutico da célula-tronco em reparo à injúria tecidual,
formação de diversos tecidos e talvez órgãos para transplante, mas ainda há muito a
ser compreendido e discutido do ponto de vista ético e econômico, antes de
utilizarmos estas células de maneira rotineira nos tratamentos de um número imenso
de patologias (36,37).
2.4 A CÉLULA-TRONCO HEMATOPOÉTICA
O transplante de células-tronco hematopoéticas humanas tem sido usado para
reconstituir a hematopoese, após mieloablação nos últimos trinta anos. Neste ponto,
torna-se importante introduzirmos alguns conceitos da imunologia dos transplantes:
um enxerto transplantado de um indivíduo para o mesmo indivíduo é chamado enxerto
autólogo ou auto-enxerto; um enxerto transplantado entre dois indivíduos
geneticamente idênticos ou singênicos é chamado de enxerto singênico; um enxerto
transplantado entre dois indivíduos geneticamente diferentes, mas da mesma espécie,
é chamado enxerto alogênico ou aloenxerto; um enxerto transplantado entre
indivíduos, de espécies diferentes, é chamado enxerto xenogênico ou xenoenxerto.
As moléculas que são reconhecidas como estranhas nos aloenxertos são
chamadas aloantígenos; as dos xenoenxertos são chamadas xenoantígenos. Os
linfócitos ou anticorpos que reagem com os aloantígenos ou xenoantígenos são
descritos como aloreativos e xenoreativos, respectivamente (38).
As propriedades críticas das HSCs para transplante são: habilidade de pega,
velocidade de pega e durabilidade da pega. Diferenças na hierarquia das HSCs e nas
suas capacidades proliferativas x diferenciadoras determinam estas propriedades (39).
32
Até recentemente, os transplantes eram realizados somente com coleta de HSC da
medula óssea. Também encontramos HSC no sangue periférico coletado de pacientes
tratados com quimioterapia e/ou administração de citocinas, denominado progenitores
de “sangue periférico mobilizado” ou em células de sangue de cordão umbilical; estas
fontes de HSC têm sido cada vez mais usadas. Estudos em animais, e a observação
da recuperação da hematopoese em pacientes transplantados, levaram à observação
de que existem diferenças sutis na habilidade proliferativa e diferenciadora das HSC,
dependendo da fonte de coleta; essas diferenças podem levar à reconstituição da
hematopoese precoce ou tardia, após a pega do enxerto, conforme as propriedades
acima descritas (40,26).
A célula-tronco hematopoética humana passa a maior parte do tempo em G
0
(41) trata-se de uma célula rara – se comparada a outras – na medula óssea de
camundongos estima-se que exista 1 HSC para cada 10.000 células, em humanos
esta quantidade deve ser ainda menor (42).
A transição desta célula primitiva para as células funcionais do sistema
hematopoético ocorre através de vários estágios intermediários que se caracterizam
pela progressiva perda da capacidade de auto-renovação e progressiva restrição à
determinada linhagem. A cada divisão subseqüente, a célula progenitora resultante
torna-se mais comprometida e restrita a uma linhagem hematopoética e, após
sucessivas transformações de diferenciação, finalmente estão formadas as células
sangüíneas maduras (42).
A maioria das HSC humanas expressam o antígeno CD34, que também é
expresso em progenitores comprometidos e progenitores não hematopoéticos. HSC
são linhagem-negativos (Lin
-
), não expressam CD38, mas expressam c-Kit e Thy-1.
Em camundongos as HSC não expressam uniformemente CD34; somente as HSC
presentes, após transplante de medula ou durante a administração de fator de
33
crescimento, são CD34
+
. Algumas HSC humanas também podem ser encontradas
dentro da fração CD34
-
. Não se sabe se as HSC CD34
-
são precursoras das HSC
CD34
+;
tampouco se sabe se essas células são fontes melhores para transplantes
e/ou expansão ex-vivo. É importante salientar que, na avaliação de pacientes que
receberam medula óssea CD34
+
nas quais a hematopoese multilinear havia sido
restabelecida por pelo menos sete anos, não foram encontradas células CD34
-
Lin
-
na
medula óssea.
As HSC humanas também expressam CD133 e o transportador Berp-1
(também conhecido como ABCG2), que faz o efluxo de certas moléculas, incluindo o
Hoechst 33342. Isto permite a seleção de HSC baseada na ausência de coloração de
Hoechst, que é observada como perfil “side population”, na análise FACS
(fluorescence-activated cell sort) (35).
Dependendo da fonte de células, a frequência de HSC humanas (CD34
+
Lin
-
selecionadas por FACS), ou “side population
“
é de 1200-1500 células. Como não se
sabe como purificar uma população homogênea, faz-se necessário o uso de ensaios
funcionais de HSC. Em camundongos, as células repopuladoras – a curto prazo –
(STRCs), são medidas como células que previnem a morte de receptores letalmente
irradiados, enquanto as células repopuladoras a longo prazo(LTRCs) são estimadas
pelo seu transplante bem-sucedido em recipientes secundários. A medida mais
definitiva das LTRCs murinas é sua capacidade de competir com outras HSC pela
pega. Como não podemos fazer experimentos in vivo de repopulação celular em
humanos, ensaios substitutos foram realizados para quantificar HSC. O número,
habilidade proliferativa e habilidade de diferenciar-se em linfócitos B e T das células
progenitoras, podem ser observados em culturas de longo termo; ao contrário dos
camundongos, porém, não há prova de que os progenitores humanos observados in
vitro correlacionem-se com as LTRCs. O único “ensaio” verdadeiro para a presença de
34
HSCs é a sua habilidade de reconstituir o sistema hematopoético de um receptor que
passou por um regime mieloablativo (26,35).
Durante o desenvolvimento fetal e precocemente na fase pós-natal, as HSC
multiplicam-se in vivo o que resulta na expansão do pool de HSCs. Durante o
desenvolvimento – e durante toda a vida do indivíduo – ocorrem mudanças qualitativas
sutis nas HSCs. HSCs de fígado fetal de camundongos têm maior potencial
proliferativo que HSCs de medula óssea pós-natal de doadores jovens e idosos. A
freqüência de progenitores que podem reconstituir somente a linhagem linfóide ou
mielóide, mas não ambas, aumenta com a idade. Este fenômeno é acentuado após
transplantes seqüenciais ou manipulação in vitro, o que sugere que HSCs “uni-
lineares”, menos primitivas se tornem mais freqüentes com a idade ou com stress
hematopoético.
Existe um crescente consenso de que a população de HSCs, embora
mantendo a quantidade normal de células sanguíneas durante toda a vida do
indivíduo, perca a reserva funcional capaz de manejar situações de stress que
requeiram produção de grandes quantidades de progênie.
Surpreendentemente, o número de HSCs e de células progenitoras não declina
dramaticamente com a idade; em algumas linhagens de camundongos, inclusive,
aumenta. O efeito do envelhecimento – aparentemente – é mais importante na
qualidade do que na quantidade das HSCs (43).
Aparentemente as HSCs de cordão umbilical (CB) recém-coletado expressam,
em sua maioria, os mesmos marcadores fenotípicos constantes nas células da medula
óssea adulta, com exceção da expressão dos antígenos HLA-DR, que estão ausentes
ou expressos em níveis muitos baixos em células primitivas da medula óssea, mas
expressos em altos níveis nas células primitivas de cordão umbilical. Funcionalmente,
diferenças são muito maiores, as HSCs de sangue de cordão têm habilidade
35
proliferativa superior em culturas de longo termo, maior número de células primitivas
iniciadoras de cultura de longo termo e maior habilidade de pega em camundongos
SCID (40).
O sangue periférico (PB) mobilizado com fator estimulador de colônia
granulocítica (GCS-F), tornou-se a fonte de células preferidas para transplante pela
recuperação precoce de neutrófilos e plaquetas, que parece estar ligado ao número
aumentado de STRCs.
Comparadas as células CD34
+
Lin
-
da medula óssea (BM), as células CD34
+
Lin
-
mobilizadas do sangue periférico (PB), as células da medula tem maior
capacidade proliferativa e diferenciadora. Em modelos de transplantes xenogênicos, é
necessário um maior número de HSCs de PB mobilizado que BM para realizar a
reconstituição hematopoética; em ensaios de repopulação secundária e terciária, a
capacidade de repopulação a longo prazo do PB mobilizado é inferior a da BM. Estes
estudos devem ser interpretados cuidadosamente, visto não haver evidência clínica de
que haja falha de pega em transplante alogênico realizado com PB mobilizado.
Entretanto, a qualidade inferior das HSCs no PB mobilizado pode não ficar óbvia
precocemente pós-transplante podendo tal fato ser creditado à grande dose de células
geralmente utilizadas; são necessários estudos de seguimento de longo prazo para
revelar possíveis defeitos no pool de HSCs do PB mobilizado após a pega.
36
TABELA 2 – CARACTERÍSTICAS DAS HSCS DE DIFERENTES FONTES
MO CPP CCO
FENÓTIPOS
CD34
+
= bright
(mais primitiva)
< 1% - 14%
CD34
+
/CD38
-
11% - 68%
CD34
+
/ CD13
+
/CD33
+
(comprometimento mielóide)
43% 86% 96%
CD34
+
/ CD19
+
(comprometimento linfóide B)
19%-24% <=5% <=5%
ENSAIOS FUNCIONAIS
UFC
(progenitores comprometidos)
+ ++ +++
CICLT
(progenitores das três linhagens)
+ + +++
Fonte: Scmitz (39).
A adição de citocinas de ação precoce, como o fator de crescimento de célula-
tronco (SCF) ao uso de GCS-F, aumenta a mobilização de HSCs de repopulação a
longo prazo em camundongos. Em mamíferos maiores como cães, babuínos e
humanos, o uso de PB obtido com mobilização combinada de SCF e GCS-F leva a
uma reconstituição hematopoética mais precoce (26).
37
2.5 FONTES DE CÉLULAS-TRONCO HEMATOPOÉTICAS
Stem cells hematopoéticas existem em três categorias gerais: autólogas,
singênicas e alogênicas que podem ser usadas para reconstituição de hematopoese,
após altas doses de quimioterapia mieloablativa. Em geral, a seleção da fonte de stem
cell a ser usada depende de uma série de fatores, dentre eles, a disponibilidade das
células e o tipo de patologia pelo qual o paciente está sendo transplantado.
A disponibilidade das stem cell acaba sendo o fator crítico para o tipo de
infusão de stem cell que será realizada (44).
Encontramos as HSCs na medula óssea (BM), no sangue periférico (PB) e no
sangue de cordão umbilical (CB). Devido ao método de coleta, existem limitações
práticas em relação ao “tamanho” do enxerto a ser coletado; este limite é um problema
maior para CB, menor para BM e menor ainda para PB. Estas limitações de coleta
levam a diferenças quantitativas importantes entre as células-tronco e os linfócitos em
cada fonte, com o PB representando a fonte mais rica, o CB a mais pobre em células-
tronco hematopoéticas, e o PB sendo superior às outras duas em quantidade de
linfócitos. Existem também diferenças qualitativas em termos de HSCs e de linfócitos,
conforme o tipo de fonte usada em cada transplante.
38
TABELA 3 – FONTES DE CÉLULAS-TRONCO
Dose Mediana (limites) para receptores alogênicos
CPP MO CCO Comentários
CNT infundidos
4,2 (3,0-
6,0)
0,38 (0,24-3,6)
Comparação
em crianças
recebendo CO
ou MO.
CNTx10
8
/kg
7,0(2,6-4,0) 3,1(1,6-4,5) -
Comparação
randomizada
0,2 (0,1-0,63) TCOB Adulto
CD34x10
6
/kg
4,2 (1,4-19)
1,4 (0,3-
4,2)
0,12 (0,02 -1,7)
CPPxMO,
TCOB adulto
CD3x10
8
/kg
1,8 (0,7-3,7)
0,3 (0,1-
1,3)
0,05 (0,009-
0,09)
CPPxMO,
TCOB adulto
CNT, células nucleadas totais; TCOB, transplante de células de cordão umbilical; CPP,
célula progenitora periférica; MO, medula óssea; CCO, células de cordão umbilical
. Os
linfócitos também variam em seus atributos, se em CB, BM ou PB.
Fonte: Adaptado de Abrahmsen IW, Somme S, Heldal D, Egeland T, Kvale D
Tjonnfjord EG (45)
O GCS-F aumenta a proporção de linfócitos T-helper do tipo 2 (Th2), que
produzem interleucina-4 (IL-4) e interleucina 10 (IL-10). Estas citocinas são protetivas
para GVHD, ao contrário do fator de necrose tumoral alfa (TNF-α) e interferon gama
(IFN-γ), produzidas pelos linfócitos helper do tipo 1 (Th-1).
Pode haver supressão da proliferação de células T induzidas por aloantígenos
em sangue periférico mobilizado pelo alto conteúdo de células CD14
+
; a supressão da
39
resposta aloimune exercida pelas células T, pode ocorrer pelo conteúdo aumentado de
um raro subtipo de linfócito CD4
-
CD8
-
, e células T com TCRαβ (45).
Os linfócitos de CB diferem dos de adultos por terem uma proporção maior de
células CD45RA
+
. Apesar disso, no CB há números normais de células precursoras T
helper e citotóxicas. Nesta fonte de HSC, os linfócitos têm habilidade proliferativa
menor, quando reestimulados e toxicidade somente limitada a alvos alogênicos. A
função das células natural killer (NK) é, similarmente, diminuída em CB, mas pode ser
rapidamente ativada à célula LAK, com atividade comparável ou superior à das células
do PB (40)
Estas diferenças nas propriedades dos linfócitos caracterizam as diferenças em
termos de qualidade, da recuperação imune e do desenvolvimento de GVHD, entre
transplantes de medula óssea, sangue periférico mobilizado e sangue de cordão
umbilical (5).
40
3 TRANSPLANTE DE MEDULA ÓSSEA
3.1 HISTÓRIA DO TMO
TMOs são realizados na intenção de reconstituir a função medular em
pacientes com alterações hematológicas e imunológicas para: tratar neoplasias
hematológicas, corrigir defeitos genéticos manifestados em células hematopoéticas,
permitir aumento da dose-intensidade na quimioterapia e quando da realização de
radioterapia com extensão de campo em alguns tumores sólidos selecionados.
Embora já houvesse tentativas esporádicas de usar a medula óssea por seu
efeito terapêutico em anemias e leucemias por via oral, intramuscular e mesmo por via
endovenosa, a primeira explosão da bomba atômica em 16 de julho de 1945 foi o que
proveu maior estímulo para pesquisa no campo do transplante de medula óssea.
Inicialmente, a pesquisa possuía importante patrocínio de agências governamentais, a
quem interessava entender a patofisiologia da injúria causada pela radiação ionizante
em humanos (46).
A história do transplante de medula óssea inicia-se em 1949 com os estudos
de Jacobson et al, que observaram que a proteção do baço em camundongos
letalmente irradiados permitia a sua sobrevivência. Lorenz et al, relatam que uma
infusão de células do baço ou da medula também os protegia. Inicialmente se pensou
que o fenômeno conhecido como “proteção contra a irradiação” fosse devido a fatores
humorais. Em 1954, Barnes e Loutit após revisão de seu próprio experimento e dos
experimentos de outros grupos, propuseram que: “a hipótese química não havia sido
provada pela completa exclusão da hipótese celular”. Fortes evidências de suporte à
hipótese celular vieram em 1955 quando Main e Prhen, em seus estudos, registram
que camundongos irradiados – protegidos por infusão de medula alogênica –
41
demonstraram tolerância a um enxerto de pele do doador. Pouco tempo depois, Ford
et al demonstraram que camundongos letalmente irradiados, protegidos por infusão de
medula, tinham características citogenéticas medulares do doador (47).
Nos anos cinqüenta, observações fundamentais foram feitas em murinos, o
que levou a descoberta de que células de medula óssea com pega bem sucedida
poderiam montar um “ataque imune” contra o receptor, resultando numa síndrome
conhecida como “doença secundária”. A doença era o resultado de uma reação imune
das células linfóides contra os tecidos do receptor, hoje conhecida como doença do
enxerto contra hospedeiro (DECH, GVH ou GVHD). Uphoff relatou que, em
transplantes alogênicos, a severidade da reação imune das células do doador contra
os tecidos do receptor era controlada por fatores genéticos. Nesta época, também foi
demonstrado que o metotrexate (MTX) como agente imunossupressivo, poderia
prevenir ou melhorar a reação GVH. Em 1954, Miescher e Fauconnet reconheceram
anticorpos induzidos por gestação ou transfusão que reagiam com antígenos nos
leucócitos. Dausset e van Rood usaram estes anticorpos para descrever os grupos
dos antígenos leucocitários humanos (HLA).
O resgate com células autólogas – os com células singênicas apresentavam,
relativamente, poucas complicações comparadas as apresentadas aos dos
transplantes feitos por células alogênicas que apresentavam GVHD. Esta doença,
freqüentemente fatal e devastadora, acometia principalmente a pele, o intestino e o
fígado (46).
Nas décadas cinqüenta e sessenta, quase todas as tentativas de obter pega
duradoura em humanos foram mal-sucedidas. Mathé et al obtiveram a primeira pega
persistente de medula óssea alogênica em um paciente com leucemia, que faleceu
com diversas complicações, provavelmente ligadas a GVHD crônico.
42
Os anos sessenta foram marcados pelos estudos em cães. A prova da
importância dos grupos leucocitários no transplante de medula óssea veio do estudo
do DLA (dog leukocyte antigens); também se observou que as HSCs poderiam ser
obtidas a partir do sangue periférico.
No final dessa década, foram desenvolvidos novos antibióticos, novas drogas
anti-neoplásicas e transfusão de plaquetas. Também nessa época, o estudo do HLA
(MHC em humanos) estava cada vez mais desenvolvido, finalmente foi compreendida
a importância do complexo maior de histocompatibilidade ou MHC (segmento
cromossômico onde se localizam genes que fazem apresentação de antígenos ao
sistema imune, ou seja, contribuem para a regulação da resposta imune), e passaram
a ser realizados transplantes alogênicos entre doador e receptor aparentados
herdeiros dos mesmos determinantes de MHC (38).
Em 1969, o grupo de Seattle iniciou uma série de transplantes alogênicos
usando familiares HLA compatíveis para leucemia refratária e anemia aplástica. Em
1977 novamente o grupo de Seattle reportou que de 100 pacientes submetidos a TMO
alogênico com doador aparentado-HLA compatível, dezessete estavam vivos 1 a 3
anos pós transplante. Em 1999, mais de 23 anos pós transplante, oito destes
dezessete estavam vivos e bem (47).
No relativamente curto período de tempo de quarenta anos, o transplante de
medula óssea evoluiu de uma atividade laboratorial altamente experimental para uma
modalidade terapêutica curativa e bem estabelecida de doenças neoplásicas, doenças
relacionadas à falência medular e doenças genéticas selecionadas.
43
3.2 TRANSPLANTE DE MEDULA ÓSSEA NA ATUALIDADE
Com a compreensão mais apurada da imunologia do transplante de medula
óssea a realização deste procedimento, tornou-se muito mais freqüente na terapia de
diversas patologias (vide TABELA 4). Em 1970 os transplantes alogênicos quase não
eram realizados; em 1993 tivemos por volta de 7000 no mundo inteiro. O mesmo
ocorreu com os transplantes autólogos que de 1975 a 1980 eram pouco freqüentes e
em 1993 foram realizados 9000 no mundo (48). Estima-se que, no ano de 2000, foram
realizados em torno de 15.000 transplantes alogênicos e mais de 25.000 transplantes
autólogos (49).
44
FIGURA 4 – IBMTR: Transplantes de medula óssea e de células progenitoras periféricas no
mundo.
45
TABELA 4 – INDICAÇÕES DE TRANSPLANTE DE CÉLULAS-TRONCO
HEMATOPOÉTICAS.
Doenças Tratadas com Transplante de Medula Óssea
Não- malignas Malignas
Anemia Aplástica Leucemia Mielóide Aguda
Anemia de Fanconi Leucemia Linfóide Aguda
Síndrome de Diamond-Blackfan Leucemia de Células Cabeludas
Anemia Falciforme Mielodisplasias
Talassemias Leucemia Mielóide Crônica
Hemoglobinúria Paroxística Noturna Leucemia Linfocítica Crônica
Mielofibrose Doença de Hodgkin
Neutropenia Congênita Linfoma não-Hodgkin
Síndrome de Chédiak-Higashi Mieloma Múltiplo
Doença Granulomatosa Crônica Outros Tumores Sólidos
Trombastenia de Glanzmann
Osteopetrose
Doença de Gaucher
Mucopolissacaridose
Deficiências Imunes
Doenças auto-imunes
Fonte: Adaptado de Wintrobe (50).
Em geral, a fase inicial do transplante de medula óssea divide-se em fase de
condicionamento com quimioterapia, irradiação corporal total (TBI), imunoterapia
associados ou isolados; infusão das células progenitoras por via endovenosa; fase de
46
aplasia; recuperação hematológica com pega do enxerto. Existem os transplantes de
medula óssea singênicos (TMO singênico), em que o doador é geneticamente idêntico
ao receptor (transplante entre gêmeos); os transplantes de medula óssea alogênicos
relacionados (TMO alogênico) em que o doador é aparentado e com MHC compatível;
transplantes de medula óssea não-relacionado (TMO alogênico), em que o doador é
MHC compatível, mas não é aparentado com o receptor; TMO autólogo, em que o
paciente tem sua própria medula coletada prévia à quimioterapia mieloablativa;
transplante de células progenitoras periféricas autólogas (células-tronco ou stem cells),
através do qual as células são coletadas por meio de aférese de sangue periférico.
Atualmente - conforme o tipo de doença tratada - pode-se usar células progenitoras
periféricas do doador para transplantes alogênicos.
No ano de 2002, regimes de condicionamento menos intensivos (mini-
transplantes), foram usados em 25% de todos os alotransplantes (site Ibmtr, 2005).
Reconstituições hematopoéticas bem-sucedidas têm sido alcançadas com o uso das
células do sangue de cordão umbilical em humanos. Uma excitante nova área de
pesquisa surgiu com a realização dos transplantes alogênicos haploidênticos, com os
quais podem ser realizados procedimentos que ultrapassam a barreira do HLA (11).
Hoje o renovado entendimento da imunologia dos aloenxertos e das células-
tronco abriram caminho para uma nova era em relação aos transplantes de céulas
tronco, o que se traduz no progresso da área da imunoterapia.
3.3 BIOLOGIA DO TRANSPLANTE DE MEDULA ÓSSEA
A biologia do transplante de medula óssea é determinada por três tipos
diferentes de células transplantadas do doador: linfócitos T maduros, células
progenitoras comprometidas com a linhagem linfóide e stem cell hematopoética. A
47
biologia destes três tipos celulares diferentes define os eventos clínicos biológicos que
ocorrem após o transplante (51,52).
3.4 TRANSPLANTE AUTÓLOGO DE CÉLULAS-TRONCO
Numerosos estudos em camundongos, cães e primatas demonstraram a
efetividade do transplante de medula óssea autólogo em proteger os animais de
irradiação feitas em doses potencialmente letais. Os transplantes de medula óssea
autóloga foram usados em humanos pela primeira vez, nos anos cinqüenta. Apesar da
proteção contra a toxicidade medular, nesta época, o benefício clínico deste
procedimento era questionado. (47). Atualmente, a escolha do transplante de HSC
autólogas baseia-se no conceito de dose-intensidade introduzido por Hyrniuk e Bush
em 1984. O efeito dose-resposta é definido como a correlação do efeito da droga com
o aumento da dose; a hipótese é a de que a dose-intensidade correlaciona-se com a
resposta, que por sua vez, correlaciona-se com a sobrevida. Usa-se, então, o resgate
com células autólogas após regimes de condicionamento com quimioterapia com
dose-intensidade aumentada (53).
Teoricamente todos têm capacidade de doar HSC autólogas, mas pacientes
submetidos à terapia citotóxica extensa prévia, ou que tenham tido envolvimento
importante da medula por células malignas, podem inviabilizar esta fonte de HSC.
Dependendo do tipo de doença, a medula óssea autóloga ou células-tronco periféricas
podem ser usadas quando outros doadores não estão disponíveis e – freqüentemente
- são o tipo de TMO de escolha.
A medula óssea é obtida por aspirações repetidas da crista ilíaca posterior, sob
anestesia geral ou epidural. Também se pode coletar medula da crista ilíaca anterior
48
ou do esterno, se grande quantidade é desejável. O objetivo de volume coletado é de
10-15 ml/kg do receptor ou do doador, se este for o menor indivíduo.
Atualmente o transplante autólogo de medula óssea é derivado de células-
tronco “mobilizadas” com fatores de crescimento de colônia já citados anteriormente
(GCS-F; GM-CSF) e/ou quimioterapia, posteriormente, coletadas por técnica de
aférese. Esta “mobilização” significa que fazemos uma estimulação farmacológica para
que as células-tronco que estão dentro do compartimento ósseo venham para a
periferia (sangue periférico), o que possibilita uma coleta mais rica em progenitores
imunohematopoéticos. Alguns investigadores consideram 2,5x10
6
/kg CD34
+
pelo peso
do receptor, dose mínima para obter uma recuperação hematopoética completa. Uma
recuperação hematopoética mais rápida e sustentada de neutrófilos e plaquetas
correlaciona-se com número aumentado de HSCs CD34
+
(mais de 5x10
6
/kg) (50).
Esta técnica de transplante tem recuperação hematopoética mais rápida, ou
seja, a recuperação das plaquetas, do hematócrito e dos leucócitos é mais veloz,
possibilitando a alta hospitalar mais precoce (39). Elas podem ser infundidas até anos
após sua coleta, dependendo do modo como foram congeladas (criopreservadas).
Elas podem ser “tratadas” antes da criopreservação com anticorpos monoclonais,
agentes quimioterápicos, ou em culturas de longo termo para fazer destruição da
doença residual mínima (possibilidade de imunoterapia) (54).
Este tipo de transplante tem sido usado com sucesso em pacientes com
leucemia mielóide aguda (LMA), linfoma não-hodgkin (LÑH) e doença de hodgkin
(DH). A sobrevida livre de doença foi prolongada em pacientes com Mieloma Múltiplo.
Existem novas estratégias em discussão envolvendo transplante autólogo em doenças
como a leucemia mielóide crônica após uso de imatinib e as síndromes
mielodisplásicas (55).
49
As complicações mais freqüentes deste tipo de transplante são a toxicidade
envolvendo pulmões e fígado, em grande parte secundárias à quimioterapia
mieloablativa. Não há necessidade de compatibilidade HLA; o GVHD e suas
complicações, não são características do transplante com células autólogas, mas
podem ocorrer (relação com dano ao tecido tímico) (56) Conseqüentemente, o tempo
de hospitalização é menor assim como menor é o número de mortes decorrentes
deste tipo de transplante. Em compensação, o enxerto pode ter células tumorais
clonogênicas que contribuem para recaída ou doença persistente e também não há
células efetoras capazes de montar uma resposta alogênica contra as células tumorais
(efeito enxerto-contra-leucemia).
Apesar destas observações, o transplante autólogo pode ser uma terapia
antitumoral potente, aumentando a sobrevida livre de doença para níveis maiores que
50% em algumas populações selecionadas, tais como pacientes com linfomas
responsivos à quimioterapia, que vão a transplante de HSC autólogas (53).
Atualmente, a melhoria na terapia de suporte e o uso de células progenitoras
periférias fizeram do transplante autólogo uma terapia factível para uma maior
população de pacientes com neoplasia hematológica e tumores sólidos. Embora um
maior número de pacientes, incluindo pacientes mais velhos, consigam fazer
transplante autólogo, um dos maiores obstáculos ao sucesso a longo prazo continua
sendo a recaída.
Embora complicações a longo e curto prazo sejam menos comuns em
transplante autólogo comparado com os transplante alogênico, a mielodisplasia
continua sendo um paraefeito problemático a longo prazo, principalmente nos
pacientes com linfoma de Hodgkin (57).
50
3.5 TRANSPLANTE ALOGÊNICO DE CÉLULAS-TRONCO
3.5.1 Tópicos em imunogenética do transplante alogênico
3.5.1.2 O Sistema HLA no transplante.
O complexo principal de histocompatibilidade (MHC) é, como denominamos,
uma família de genes que tem uma função primordial no reconhecimento imune da
compatibilidade tissular, ou seja, eles permitem ao organismo reconhecer entre o que
é “self” e “nonself” (5). As moléculas do MHC são responsáveis pela ligação e
apresentação de peptídeos aos linfócitos T. Em humanos, os genes do MHC foram
denominados de HLA (H
uman Leukocyte Antigens) (58). As moléculas de HLA
ocorrem na maioria das células nucleadas e não são limitadas a leucócitos. Os genes
do HLA estão entre os sistemas genéticos mais polimórficos que conhecemos; isto
significa que há um número extremamente grande de alelos em cada locus (em alguns
casos até 100 deles), sendo que cada um deles apresenta-se com freqüência
relativamente alta na população. Em conseqüência disso, os indivíduos são
geralmente heterozigotos para os loci do MHC; é difícil encontrar indivíduos não
aparentados que apresentem os mesmos alelos nestes genes, isto é, que sejam MHC-
compatíveis (59).
O sistema HLA está localizado no braço curto do cromossoma 6 e é dividido
em três grupamentos genéticos distintos: Classe I, Classe II e Classe III.
As moléculas de classe I incluem as proteínas HLA-A, HLA-B e HLA-C em
humanos; são diméricas, compostas por uma cadeia α de 47 kDa e uma cadeia β
menor (β
2
-microglobulina), que é codificada por um gene fora do MHC, no
cromossoma 15. A maior parte delas estende-se para fora da célula, um segmento
51
hidrofóbico atravessa a membrana e a extremidade carboxi-terminal é intracelular. Na
extremidade amino-terminal, a molécula tem uma estrutura que forma uma fenda,
onde ocorrem as ligações aos peptídios; fragmentos protéicos de nove a onze
aminoácidos, originados da fragmentação de proteínas e que serão desta forma
apresentados ao sistema imune.
As moléculas de classe II são HLA-DP, DQ e DR. São também diméricas, mas
as cadeias são de tamanho semelhante: a cadeia α, de 32 a 34 kDa; a cadeia β, de 29
a 32 kDa. Ambas codificadas por genes do MHC. Na extremidade terminal, também
está presente a fenda onde se ligará o peptídio a ser apresentado ao sistema imune
(57).
52
FIGURA 5 – MHC Classe I e Classe II, Adaptado de Nardi (60).
As moléculas de Classe III não apresentam uma relação tão direta com a
resposta imune como as de Classe I e II. Incluem componentes do sistema
complemento (C2, C4A, C4B e Fator B) e a enzima 21-hiroxilase. São ainda
codificadas por genes do MHC, proteínas de choque térmico (hsp70) e citocinas (fator
de necrose tumoral-TNF, linfotoxina- LT e linfotoxina β- LT β).
Os receptores de antígenos em linfócitos B são as imunoglobulinas (Ig), que
podem reconhecer antígenos em sua forma nativa ou solúvel; os receptores de
linfócitos T (TCR) somente reconhecem antígenos depois que os mesmos são
fragmentados por outras células e estes fragmentos (peptídios) são apresentados na
superfície destas células combinados a moléculas do MHC.
53
Células T citotóxicas reconhecem antígeno, apresentado por moléculas de
MHC classe I, pela presença da molécula CD8. Células T helper reconhecem
antígenos, apresentados por moléculas de classe II, pela presença da molécula CD4
(61).
O HLA se torna especialmente importante quando considerados os
transplantes de órgãos e tecidos, já que a rejeição imunológica correlaciona-se com o
grau de disparidade existente entre o HLA do doador e receptor (62).
A rejeição de órgãos tem mecanismos imunológicos, e o papel das moléculas
do MHC é tão importante, a ponto de ser o que permitiu a identificação e lhe deu o
nome (complexo principal de histocompatibilidade). Nos casos em que o aloenxerto
difere do hospedeiro em relação a loci de classe I e II, tanto células T CD4
+
como
células T CD8
+
são ativadas pelo reconhecimento das moléculas de MHC alogênico
do enxerto. Apesar de a rejeição ser um evento freqüente em transplantes de órgãos
sólidos, no transplante alogênico de células-tronco, a incidência de falha de pega por
mecanismo de rejeição das HSC transplantadas é relativamente baixa, porém com alta
taxa de mortalidade, o que é extremamente associada com o grau de disparidade
entre o HLA do receptor e do doador. Em receptores de transplante por neoplasia
hematológica, com doadores HLA idênticos aparentados a incidência é de 1-2%, este
número sobe para 10-20% quando o doador é não-relacionado (62).
Não existe transplante alogênico de HSC sem tipificação e grau aceitável de
compatibilidade HLA. Geralmente, todos os alelos de um loci HLA, pela sua ligação
próxima, são transmitidos como uma unidade para a geração seguinte. Esta unidade,
chamada haplótipo, engloba a seleção de alelos contidos no complexo HLA de um
dos cromossomas 6. Um pai ou mãe e o filho são usualmente haploidênticos, o que
significa que compartilham um, e somente um, haplótipo HLA.
54
Irmãos, geralmente, têm uma chance de 25% de serem HLA idênticos, 50% de
chance de serem haploidênticos e 25% de chance de serem completamente diferentes
no que diz respeito ao HLA (63)
Para identificação, estão disponíveis técnicas sorológicas, celulares,
bioquímicas e moleculares. As técnicas moleculares têm maior sensibilidade, mas os
parâmetros realmente importantes para avaliação da técnica empregada são: fonte de
HSC, grau de resolução e tempo necessário para realização da técnica, o número de
amostras necessárias e o nível de experiência da instituição com as diferentes
técnicas (62).
3.5.1.3 Resposta Th1/Th2
O sistema imune adaptativo evoluiu com o objetivo de reconhecer, discriminar
e memorizar antígenos e patógenos estranhos. Para tanto, foram desenvolvidas
células especializadas, capazes de capturar qualquer coisa que atravessa as barreiras
epiteliais do indivíduo, iniciando uma resposta imune.
O “comandante supremo” deste sistema é o linfócito T que regula todas as
operações de defesa. Os linfócitos T constituem uma população diversa. Células T
helper naive (CD4+), proliferam-se e diferenciam-se em células efetoras secretoras de
citocinas, em resposta à ligação do TCR à plataforma MHC, com um padrão
polarizado de secreção citocinica, variando conforme o tipo de antígeno. Existem duas
categorias maiores destas células: uma delas (CD4+,Th2), ativa as células B para
produção de anticorpos; a outra – (CD4+,Th1) – ativa os macrófagos para imunidade
mediada por célula (64,65).
55
A subpopulação de linfócitos CD4+-Th2 promove defesa contra infecções
extracelulares e infecções helmínticas, enquanto a subppulação de linfócitos – CD4+-
Th1 – age contra infecções bacterianas intracelulares, fúngicas e protozoários.
As células Th1 coordenam a ativação de macrófagos e constituem o mecanismo de
defesa celular mais importante contra patógenos intracelulares. A ativação de
macrófagos é mediada pelo interferon gama (INF-γ), a principal citocina produzida
pelas Th1. Macrófagos ativados pelo INF- γ rapidamente destroem bactérias
intracelulares suscetíveis. Com esta destruição há produção de interferon alfa (INF-α),
que tem efeito sinérgico com o INF-γ. Na indução de imunidade Th1, os macrófagos
infectados produzem interleucina dois e interleucina doze (IL-2 e IL-12), que ativa as
células NK e ativa a produção de INF-γ que, subseqüentemente, induz a diferenciação
Th1.
Existem algumas doenças que podem ser associadas com resposta
desproporcional Th1 ou Th2. Uma série de condições inflamatórias in vivo, podem
estar relacionadas a preponderância de resposta Th1 ou resposta Th2 insuficiente, um
bom exemplo disso é a doença inflamatória intestinal. Existem relatos de doenças
auto-imunes, tais como artrite reumatóide e esclerose múltipla estarem relacionadas a
patologias de Th1 ou resposta Th2 regulatória insuficiente.
A resposta Th2 estimula a resposta imune mediada por anticorpos, ativa
mastócitos e leva à eosinofilia tecidual. A resposta Th2 reduz a reação inflamatória
mediada por monócitos e macrófagos, mas mediam respostas inflamatórias via
basófilos e eosinófilos, produz IL-4, IL-6,IL-10, IL-13 e IL-15, que são citocinas
mediadoras de reaçãoes alérgicas. Em doenças como asma brônquica e fibrose
hepática, temos preponderância de resposta imune Th2 (66). Ambas produzem IL-3,
TNF-α e GM-CSF.
56
Usando nosso entendimento da biologia Th1/Th2 no escopo do transplante de
medula, a patogênese da doença-do-enxerto-contra-o-hospedeiro (DECH ou GVHD),
é, primariamente, descrita como um processo do tipo Th1.
3.5.1.4 Doença do enxerto contra o hospedeiro (GVHD ou DECH)
Como para os demais transplantes, a maior dificuldade para o transplante de
HSC alogênicas é a diversidade entre as moléculas do MHC de receptores e
doadores. Existem centenas de variantes de cada molécula classe I ou classe II;
mesmos pequenas diferenças entre elas podem causar respostas de células T
aloreativas, que prejudicam o sucesso do transplante. Para o transplante de órgãos
sólidos o maior perigo é a rejeição do órgão transplantado pelo sistema imune do
receptor, mas no transplante de HSC, a situação é diferente.
A terapia mieloablativa abala o sistema imune do receptor a tal ponto, que a
rejeição é um problema menor comparado à resposta imune das células T do doador
contra as moléculas alogênicas de MHC do receptor (67). Quando esta situação
ocorre, células T citotóxicas, efetoras, CD8
+
do doador, reagem a antígenos do
receptor apresentados por células apresentadoras de antígenos (APCs) e atacam os
tecidos do receptor, com ativação seqüencial das células T e monócitos/macrófagos
do doador.
Os efeitos em cascata da produção desregulada de citocinas são
manifestações inflamatórias severas, que reconhecemos clinicamente como doença
do enxerto-contra-o-hospedeiro aguda (DECH ou GVHD). Sobrevidas de longo prazo,
também são afetadas de maneira adversa pelo GVHD crônico, que têm manifestações
clínicas e patológicas diversas do GVHD agudo, mimetizando uma doença auto-
imune. Os principais órgãos alvo do GVHD agudo são pele, fígado, intestino, pulmões
57
e tecidos linfóides. O GVHD crônico, que geralmente ocorre após 100 dias do
transplante alogênico, afeta os mesmos tecidos e também articulações e superfícies
mucosas (68).
O GVHD é uma condição que varia em severidade e pode ser fatal. Mesmo
quando o doador e o receptor são HLA idênticos, pode acontecer GVHD, usualmente
mediado por células T que são específicos para antígenos menores de
histocompatibilidade (mHa). Estes antígenos são derivados de proteínas
citoplasmáticas do “self”, apresentadas por moléculas MHC classe I, da superfície
celular.
São duas as características importantes dos mHa: sua distribuição restrita aos
tecidos e a imunodominância que alguns deles exibem. Os antígenos menores de
histocompatibilidade podem ocorrer devido a polimorfismos de outras proteínas não-
HLA, às diferenças nos níveis de expressão das proteínas ou diferenças genômicas
entre homens e mulheres (como os antígenos H-Y, codificados pelo cromossoma Y,
que pode estimular GVHD quando uma irmã doa HSC para um irmão HLA-idêntico).
Outros exemplos destes antígenos são antígenos de transmissão materna,
aloantígenos epidérmicos e antígenos virais. Os antígenos virais apresentados pelo
receptor funcionam como antígenos menores de histocompatibilidade no GVHD agudo
e podem explicar o risco aumentado de GVHD em pacientes submetidos a transplante
alogênico, com infecções por herpes e citomegalovírus (69)
O GVHD crônico e o agudo são mais comuns pós-transplantes com PB
comparados a transplantes com BM (70).
3.5.1.4.1 Doença do enxerto contra o hospedeiro aguda (aGVHD)
58
O GVHD agudo é classificado por escore clínico que envolve órgãos e
sistemas individuais e por uma classificação geral, que varia de grau I-IV, sendo a de
grau I a mais leve; a de grau IV, a mais severa. A probabilidade de GVHD agudo graus
II-IV, em transplantes sem manipulação do enxerto, é de 40% para doadores HLA-
genotipicamente idênticos; 50% para doadores fenotipicamente idênticos; 75% para
mismatches em um locus; 80% para mismatches em dois loci; 90% para mismatches
em três loci. O grau de severidade de GVHD depende do locus que é discrepante
(HLA-D>HLA-A>HLA-B). Mismatches em HLA-D não são permissíveis, mas
mismatches nos locus A e B podem, por vezes, serem tolerados. (71)
A patofisiologia do GVHD agudo pode ser considerada, de maneira seqüencial,
em três etapas, sendo o condicionamento a fase 1, a ativação de células T, a fase 2 e
os efetores inflamatórios, a fase 3; primariamente, é um processo do tipo Th1.
A primeira fase do GVHD agudo, na realidade, ocorre antes da infusão das
células do doador. As células T do doador são infundidas em um receptor que foi
profundamente lesado pela sua doença base, por infecções e pelo regime de
condicionamento do transplante. Todas estas situações levam a mudanças pró-
inflamatórias importantes no endotélio e nas células epiteliais. Existe ativação celular e
liberação de citocinas inflamatórias, incluindo TNF-α, interleucina-1(IL-1) e inteleucina-
6 (IL-6). Estas citocinas levam a supraregulação dos antígenos do receptor e das
moléculas de adesão, permitindo que as céluls T respondam aos antígenos do
receptor. A lesão à mucosa do trato gastrointestinal, induzida pelo condicionamento
prévio, permite que bactérias e endotoxinas bacterianas, entrem na circulação e
aumentem a secreção de citocinas inflamatórias derivadas dos macrófagos.
A segunda fase inclui apresentação de antígeno e, com subseqüente ativação,
proliferação e diferenciação das células T do doador. A aloreatividade produzida in
vivo requer processos controlados pelos órgãos linfóides secundários. As células T do
59
doador reconhecem os antígenos do receptor apresentados pelas APCs do receptor
ou do doador que apresentam, de maneira cruzada, antígenos do receptor;
diferenciam-se em células T helper 1 (Th1), que secreta INF-γ e IL-2. Foi demonstrado
que a APC do receptor é crítica em um modelo de GVHD mediado por linfócito T CD8
em mismatch de antígeno menor de histocompatibilidade (mHa). O papel exato das
APCs na indução do GVHD ainda deverá ser elucidado.
A terceira fase é uma cascata complexa de múltiplos efetores. A regulação das
células efetoras para tecidos-alvo é feita por um conjunto complexo de sinais
quimiotáticos onde vários receptores podem ser ativados simultânea ou
sucessivamente. As células TH1 que se diferenciaram na segunda fase induzem à
formação de CTLs (linfócitos T citotóxicos) e ativam as células Natural Killer (NK),
estas células atacam várias células-alvo do receptor através de FasL e perforinas. As
células Th1, em resposta à estimulação das endotoxinas que entraram na circulação
sistêmica através do TGI, ativam os macrófagos, levando ao aumento de produção
das citocinas inflamatórias como TNF-α, IL-1 e óxido nítrico. Estas moléculas
citotóxicas atacam diretamente vários tecidos do receptor, o que caracteriza as
manifestações clínicas do GVHD agudo (5,72).
Devido ao fato de as células Th1 produzirem IL-1α e TNF-α durante o GVHD, a
modulação da tempestade citocinica pode ser atingida através de inibição específica
ou geral de citocinas inflamatórias, ou através de aumento da imunidade Th2, com
efeito regulatório; existem estudos em andamento sobre a regulação Th2 do GVHD
(66).
Um dado interessante é a relação entre infecção viral e GVHD agudo. Estudos
indicam que infecções virais podem ativar células NK levando à proliferação,
blastogênese e produção de INF-Y. Esta, por sua vez, contribui na formação de um
60
“estado antiviral” que; por outro lado, favorece a resposta Th1 e conseqüente
possibilidade de surgimento de GVHD agudo (73).
FIGURA 6 – Patofisiologia do GVHD agudo.
Os mecanismos patológicos do GVHD como três etapas sequenciais: (1) condicionamento do
receptor; (2) ativação de células T do doador, adesão, coestimulação e produção de citocinas;
(3) efetores citolíticos e inflamatórios. Adaptado de Ferrara (68).
61
Em 1995 foi publicado o consenso da graduação do GVHD agudo (75):
TABELA 5 - CLASSIFICAÇÃO DE GVHD AGUDO.
Órgão/extensão de envolvimento
PELE FÍGADO TRATO INTESTINAL
Estadio
1
Rash em 25% da pele Bilirrubina entre
2-3 mg/dl
Diarréia > 500ml/dia
ou náusea persistente
2
Rash em 25-50% da pele Bilirrubina entre
3-6 mg/dl
Diarréia > 1000ml/dia
3
Rash em >50% da pele Bilirrubina entre
6-15 mg/dl
Diarréia >1500ml/dia
4
Eritrodermia generalizada
com formação de bolhas
Bilirrubina
>15 mg/dl
Dor abdominal severa
com ou sem íleo
Grau
0
Nenhum Nenhum Nenhum
I
Estadio 1-2 Nenhum Nenhum
II
Estadio 3 ou Estadio 1 ou Estadio 1
III
- Estadio 2-3 ou Estadio 2-4
IV
Estadio 4 ou Estadio 4 -
62
Veja a ilustração:
FIGURA 7 – GVHD agudo de pele
3.5.1.4.2 Doença do enxerto contra o hospedeiro crônica (cGVHD)
O GVHD crônico tem incidência global 20 a 70% em pacientes que sobrevivem
mais de 100 dias pós-transplante e sua patogênese permanece ambígua. É a maior
causa de mortalidade não-relacionada à recidiva no período superior a dois anos pós-
transplante (75) Trata-se muito mais de um processo fibrótico; o aGVHD reflete mais
apoptose e necrose (76).
Tradicionalmente se diferenciavam os dois tipos de GVHD pelo tempo pós-
transplante do diagnóstico. GVHDs diagnosticados pós cem dias do transplante,
63
geralmente, eram crônicos; diagnósticos anteriores a esse período, geralmente, eram
GVHDs agudos. Definições mais recentes apontam as manifestações clínicas como
mais importantes nesta diferenciação do que o tempo pós-transplante.
O diagnóstico de GVHD agudo está altamente relacionado ao aparecimento de
GVHD crônico, mas 25 a 35% dos pacientes com cGVHD não tiveram nenhuma
manifestação de aGVHD. 20 a 30% dos pacientes que tiveram diagnóstico de aGVHD,
não desenvolverão cGVHD (77).
Em humanos, o diagnóstico de cGVHD é extremamente raro em transplantes
autólogos e singênicos, em relação aos transplantes alogênicos, o início do cGVHD
ocorre geralmente de 4 a 6 meses pós-transplante; raramente aparecendo antes do
D+80 e menos de 5% dos casos após um ano de transplante.
A patofisiologia do cGVHD permanece caracterizada de maneira pobre. Uma
das maiores dificuldades no estudo do GVHD crônico em humanos é a dificuldade de
estabelecer um modelo animal que mimetize, de maneira adequada, a doença em
humanos. Existem maneiras de induzir GVHD crônico em camundongos que
desenvolvem doença lupus-like, com envolvimento renal e formação de autoanticorpos
e ativação policlonal de células B. Apesar de não ser relevante para modelo de GVHD
em humanos (em humanos, células B do receptor não sobrevivem ao transplante e
glomerulonefrite é uma manifestação extremamente pouco comum em GVHD crônico),
ele demonstra duas situações-chave no GVHD crônico em humanos: a patofisiologia
desta doença depende, aparentemente, da presença constante de células T do doador
aloreativas ao receptor; a ativação linfocitária, predominante, é do tipo Th2.
O entendimento atual da etiologia do GVHD crônico em humanos baseia-se no
entendimento que células T patogênicas do doador; proliferam em resposta a
aloantígenos ou autoantígenos não-verificados pelo timo normal ou mecanismos de
deleção periféricos. Células críticas na promoção de tolerância podem estar ausentes
64
no doador ou receptor. Essas células T patológicas atacam diretamente tecidos-alvo
através de ataque citolítico, secreção de citocinas inflamatórias e fibrosantes, ou
produção da ativação de células B e produção de autoanticorpos. O dano tecidual leva
à fibrose e disfunção (76).
O timo tem um papel crítico na prevenção da autoimunidade, via eliminação de
células T autorreativas. Isso sugere que a GVHD crônica é causada por células T
autoreativas que escapam da seleção negativa no timo, que está lesado pelos regimes
de condicionamento, GVHD aguda e/ou atrofia relacionada à idade. O GVHD crônico
que ocorre geralmente meses após o transplante, pode ser secundário a resposta
imune Th2 a células T CD4+ do doador, que escaparam da seleção tímica negativa e
que permanecem reconhecendo antígenos MHC apresentados pelas APC do receptor.
Estas células T CD4+ auxiliam as células B do receptor a sintetizar anticorpos contra
vários antígenos teciduais do receptor (78).
A pele é o tecido mais frequentemente envolvido (80% das vezes), podem
ocorrer despigmentação, pápulas liquenóides, fibrose subcutânea e dérmica com
alopécia. Envolvimento oral (70%) inclui líquen plano, ulcerações, atrofia e xerostomia.
Olho seco é comum, podendo evoluir para ceratoconjuntivite sicca. Outras
manifestaçãoes menos comuns incluem bronquiolite obliterante, sinusites de
repetição, tendinites, fasceítes, miosites e deficiência imunológica.
A primeira graduação de GVHD crônica foi feita em 1980 por Schulman (79) e
dividida entre limitada e extensa. Em 2003 foi publicada uma nova graduação clínica
com cálculo de escore com valor prognóstico (80) Finalmente em dezembro de 2005
foi publicado o consenso em diagnóstico e estadiamento de GVHD crônico pelo
projeto de desenvolvimento de consenso em critérios para ensaios clínicos em doença
do enxerto contra o hospedeiro do NIH (National Institute of Health) nos Estados
Unidos. Este consenso em diagnóstico teve por objetivo definir os critérios para
65
diagnóstico de cGVHD, propor um novo escore clínico (0-3), que descreve a extensão
e a severidade do envolvimento de cada órgão ou sítio acometido em qualquer
momento, levando em conta o impacto funcional; acrescido do objetivo de determinar
novos guidelines para verificação de severidade de cGVHD baseado no número de
órgãos e sítios envolvidos e no grau de envolvimento (baixo, moderado ou severo).
Espera-se que a publicação destes guidelines, oportunize a reprodutibilidade nos
resultados das publicações em cGVHD e resulte em evolução do conhecimento nesta
área (81).
Vide ilustrações:
FIGURA 8 – GVHD crônico ocular
66
FIGURA 9 – GVHD crônico de pele
3.5.1.4.3 Tratamento de GVHD
Apesar de terem acontecido muitos avanços na prevenção e no tratamento do
GVHD incluindo ciclosporina, FK506 e terapias combinadas com outros
imunossupressores e anticorpos, esta síndrome continua trazendo grande morbidade
e mortalidade aos pacientes submetidos a transplantes alogênicos. Novos agentes
promissores estão sendo pesquisados, assim como indutores de tolerância específica
a antígenos do receptor e, sem dúvida, o entendimento cada vez maior da
fisiopatogenia do GVHD auxiliará no sucesso dos novos tratamentos (82).
67
3.5.1.5 Efeito do enxerto-contra-o-tumor (GVL OU GVT)
No transplante autólogo de HSC, as células-tronco são coletadas ou da medula
óssea ou em sangue periférico mobilizado de um paciente e, posteriormente,
reinfundidas no mesmo indivíduo, após terapia mieloablativa. Como o doador e o
receptor são a mesma pessoa, não há barreira genética neste tipo de transplante e o
GVHD não é um problema. Em compensação, os níveis de recaída da doença-base e
falha de pega são maiores em relação aos transplantes alogênicos. Efeito semelhante
foi observado em pacientes que tiveram seu enxerto T-depletado para prevenção de
GVHD agudo. Apesar de o GVHD ter sido efetivamente reduzido, a incidência de
recaída e falha da pega foi aumentada. Os benefícios do GVHD também foram
observados em transplantes entre irmãos HLA-idênticos, nos quais respostas de
linfócitos T contra antígenos menores de histocompatibilidade e, conseqüente GVHD,
correlacionaram-se com maior sobrevida livre de doença. Em conjunto, estas
observações indicam que algum tipo ou nível de reação GVH mediada por célula T,
facilita o processo da pega e da erradicação tumoral. A superioridade na pega pode
ser atribuída a células T alorreativas do enxerto que “limpam” a medula óssea do
receptor, atacando as células do receptor que poderiam iniciar a aloreação, ou serem
efetoras dela.
A eliminação das células tumorais residuais é devida às células T aloreativas
do enxerto, que lisam células tumorais alogênicas, pela expressão de alguns “alvos”
HLA classe I, compartilhados com as células saudáveis do receptor. Este tipo de
resposta antitumoral é conhecido como efeito enxerto-contra-leucemia ou enxerto-
contra-tumor (GVL ou GVT) (67).
Na infusão de linfócitos do doador (DLI), também pode ser observado o efeito
GVT. O efeito citotóxico do DLI é tão importante que pode levar à aplasia medular em
68
mais de 50% dos pacientes. A dose e a freqência, ótimas para DLI, ainda não são
conhecidas. As infusões de leucócitos do doador estão associadas com GVHD em
mais de 80% dos casos, mas nem todos os pacientes responsivos a esta terapia
apresentam GVHD, o que implica a existência de mecanismos para GVL associado a
GVHD e GVL independente de GVHD (83,84).
Em 2000 foi publicado o trabalho do Leukemia Working Party do European
Group for Blood and Marrow transplantation, onde foram analisados em um período de
treze anos, 5200 transplantes autólogos e 1039 transplantes alogênicos aparentados
HLA-idênticos onde não houve evidências de GVHD crônico ou agudo. Os receptores
de transplantes alogênicos HLA-idênticos, sem GVHD tiveram um menor risco de
recaída e uma melhor sobrevida livre de doença que os pacientes submetidos a
transplante autólogo. Podendo esse fenômeno ser resultante de efeito enxerto contra
tumor na ausência de GVHD.
Existem muitas remissões prolongadas após transplante como resultado de
efeito GVL contra moléculas do complexo maior de histocompatibilidade (MHC) e
contra antígenos menores de histocompatibilidade (mHa). As moléculas mHa podem
ser expressas em níveis variados em diversos tecidos; são as responsáveis pela
aloreatividade entre receptores e doadores HLA-idênticos. Há demonstração de que
alguns mHa conhecidos estão expressos na superfície de células de leucemia
mielóide e linfóide. Os linfócitos T citotóxicos podem reconhecer e lisar estas células
que expressam estes mHa “nonself”.
Como é um reconhecimento feito dentro do contexto das moléculas do MHC,
este mecanismo é conhecido como citotoxicidade restrita ao MHC. Especula-se que
os mHa - presentes tanto nas células normais quanto nas leucêmicas - poderiam
explicar o porquê da associação próxima entre GVL e GVHD. As diferenças
quantitativas na apresentação de antígeno poderiam ser responsáveis pela
69
variabilidade na associação GVHD-GVL. Por outro lado, alguns mHa são restritos a
tecidos específicos: um “antígeno menor mielóide”, que estaria presente somente em
células mielóides normais do receptor e em células de leucemia mielóide e poderia
provocar uma “reação anti-mielóide”, o que configuraria GVL sem GVHD. Existe
também a possibilidade de que alguns antígenos estejam presentes somente nas
células leucêmicas - que também poderiam produzir um efeito GVL, sem GVHD. No
futuro, técnicas especiais de depleção T talvez possam permitir prevenção de GVHD
sem perda expressiva do efeito GVL. Diferenças em moléculas de mHa associadas à
hematopoese ou a presença de antígenos associados à leucemia nas células
leucêmicas do receptor podem ser utilizadas como alvos para imunoterapia. (83,84).
3.5.1.6 Imunodeficiência Pós-Transplante
O transplante de medula óssea é – freqüentemente - acompanhado de
imunodeficiência clínica. Vários fatores podem contribuir para a resposta imune
defeituosa dos receptores de transplante, por exemplo: os pacientes com tais reações
podem ser incapazes de refazer o repertório linfocitário completo; o enxerto
transplantado pode não conter um número ou variedade suficiente de progenitores
linfóides auto-renováveis. (85).
Como conseqüência da imunodeficiência, os receptores de medula óssea são
muito suscetíveis a infecções virais (especialmente citomegalovírus), infecções
bacterianas e fúngicas. Estes pacientes também são suscetíveis a linfomas de células
B ligados à infecção por Epstein-Barr vírus (EBV). A imunodeficiência de pacientes
pós- transplante de medula óssea pode ser mais intensa do que a de outros pacientes
imunossuprimidos. Após o transplante, o grau de imunodeficiência é influenciado pelo
tipo de terapia imunossupressiva empregada e pela presença de GVHD, se ocorrer. A
70
recuperação do estado de imunodeficiência é mais rápida após transplante autólogo,
comparado a transplante alogênico. Em três meses, a maioria dos pacientes
demonstra recuperação da imunidade celular T específica para herpes simples e CMV.
Ocorrendo GVHD crônico, a imunodeficiência de células B e células T pode
persistir por anos, prejudicando a produção de imunoglobulinas e função
reticuloendotelial. Os pacientes podem receber vacinação, transcorrido o primeiro ano
do transplante. Os pacientes costumam ter boas respostas a vacinas contra Influenza,
pneumococco, vírus da pólio inativado, difteria, pertussis, toxóide tetânico, e vacinas
conjugadas contra hemophilus do tipo B. Já os pacientes em terapia
imunossupressora para GVHD crônico, podem não ter respostas sorológicas
adequadas (84). Apesar de estes pacientes receberem antibióticos profiláticos de
rotina e tratamento preemptivo para CMV, a morbi-mortalidade relacionada às
infecções continua, assim como o GVHD: um problema maior na rotina dos pacientes
transplantados com células progenitoras alogênicas (38).
3.5.2 Transplante Alogênico na Atualidade
O TMO alogênico está estabelecido como terapêutica curativa para pacientes
selecionados que apresentam doenças hematológicas malignas, aplasias de medula
óssea e severas deficiências congênitas hematopoéticas ou imunohematopoéticas.
Mais recentemente, o TMO tem sido testado como tratamento para tumores sólidos
(55).
Embora nos transplantes alogênicos o doador preferível seja um irmão com
HLA compatível, somente 25 a 30% dos pacientes têm este doador na família.
Doadores singênicos estão disponíveis em menos de 1% dos casos e doadores HLA
fenotipicamente compatíveis ou famílias de doadores haploidênticos com um antígeno
71
não-compatível estão também disponíveis (Parham e MacQuenn, 2003). Em 30% dos
casos, um doador fenotipicamente compatível não-relacionado pode ser encontrado
nos registros internacionais.
Para algumas doenças específicas tais como aplasia de medula óssea,
talassemia e síndromes de imunodeficiência severa combinada, o transplante
alogênico é a única opção. No transplante alogênico, pode haver DECH - doença
potencialmente fatal e um dos mais importantes de fatores de insucesso no
transplante alogênico – sendo a patogênese e o tratamento do GVHD um campo
formidável de pesquisa (86,87,88).
Após o sucesso inicial dos TMOS alogênicos de doador compatível não-
relacionado, grandes bancos de medula óssea foram estabelecidos. Em 2002 existiam
mais de 7 milhões de doadores voluntários de medula óssea em mais de 40 registros
em todo o mundo; o National Marrow Donor Program (NMDP) nos Estados Unidos -
maior registro único de doadores voluntários – neste ano, contava com mais de
4.000.000 doadores potenciais listados (89).
Mesmo assim, enxertos de doadores não-relacionados não são disponíveis
para todos. O tempo de espera para busca no NMDP é em média de quatro meses;
problemas tais como a não-disposição dos doadores (30% dos doadores não estão
disponíveis para serem reavaliados no momento da requisição) e a não-contemplação
das minorias étnicas dificultam a efetivação dos transplantes. Outra fonte de medula
óssea alogênica é sangue de cordão umbilical (UCB), sendo o primeiro transplante de
células de cordão umbilical bem-sucedido realizado em 1988 pelo grupo da Dra
Gluckman em Paris, em um paciente com anemia de Fanconi. Uma vantagem
significativa do UCB é a sua rápida obtenção após identificação de uma unidade
compatível, em média 13,5 dias nos EUA.
72
Em 1993, bancos de cordão umbilical estavam bem estabelecidos em Nova
York, Dusseldorf e Milão. Dados do IBMTR demonstram que, entre 1999 e 2002, o
número de transplantes utilizando UCB, aumentou, mas ainda contabiliza menos de
20% dos transplantes não-relacionados (48). Atualmnte existem mais de 130.000
unidades de UCB estocados em bancos de cordão umbilical públicos e privados no
mundo todo e foram realizados mais de 3000 transplantes em crianças.
A dose total de células nucleadas de uma UCB é fundamental em termos de
pega e sobrevida. A quantidade de células nucleadas é um fator limitante para uso,
principalmente em receptores adultos (somente 30% das UCB tem células suficientes
para possibilitar pega em um indivíduo de 60 quilos), mas apesar disto esta
modalidade de transplante tem sido usada em pacientes adultos selecionados com
doenças malignas e não malignas (90,91).
A menor incidência de DECH observada em receptores de células de cordão
umbilical de doador não-relacionado pode ser devido a menor resposta imune das
células do sangue fetal, comparado às respostas conseguidas com células adultas.
(92,91).
Nos mini-transplantes (transplantes não mieloablativos), a idéia é não mais
tentar erradicar a doença-base com quimioterapia de altas doses, altamente tóxica,
mas usar as células do doador com este propósito (efeito GVT alogênico) (93) e com
isso oportunizar, para pacientes mais idosos, o transplante alogênico.
O transplante alogênico leva a um estado de quimerismo; presença de células
provenientes de dois indivíduos. Quimera completa ocorre quando a origem das
céluas hematopoéticas, é inteiramente do doador; quimeras mistas ocorrem quando
são detectados elementos hematopoéticos, tanto do doador como do receptor;
quimera dividida (split chimera) é termo usado em situações em que componentes
linfóides e mielóides são discordantes em termos de origem celular (94).
73
.As quimeras mistas foram desenvolvidas em modelos animais como estratégia
para induzir tolerância a aloenxertos para transplantes de órgãos sólidos. A
observação de que quimeras mistas poderiam ser convertidas em quimeras
completas, via infusão de leucócitos do doador (DLI) sem causar GVHD, e que
quimeras mistas poderiam ser obtidas a partir de regimes de condicionamento não-
mieloablativo, levaram a tentativas de usar este tipo de esquema no tratamento de
doenças hematológicas malignas.
A maior experiência com mini-transplantes é em pacientes com linfoma ou
leucemia linfocítica crônica, embora existam diversos estudos em curso em doenças
malignas e não-malignas. Mini-transplantes para linfomas resultam em taxa de
mortalidade relacionada ao transplante (TRM) de 20 a 30% de um até quatro anos
após transplante. Como a dose do condicionamento é reduzida, a toxicidade aguda à
quimioterapia também parece estar reduzida, embora evidências de menor TRM neste
tipo de transplante ainda são pequenas. A maior causa de mortes relacionadas ao
procedimento são infecções, seguidas de GVHD e de pneumonite idiopática. Os mini-
transplantes mediam um efeito GVT, mas este efeito pode levar meses para
acontecer, o que explicaria o efeito pobre deste procedimento em pacientes com
doença resistente ou linfoma de alto grau. Em pacientes com linfoma de baixo grau -
doença de Hodgkin e LLC - existem evidências de melhor controle tumoral com uma
proporção significativa de pacientes estando vivos e sem doença, dois anos após o
mini-transplante (91).
Outra modalidade de transplante parte da premissa de que quase todos os
pacientes têm um familiar que é idêntico para um haplótipo HLA, e que está disponível
para a doação. Cada pai preenche este critério, assim como metade dos irmãos.
Neste contexto, o haplótipo HLA compartilhado permite uma reconstituição imune
satisfatória das células T que realizam reconhecimento antigênico de forma restrita ao
74
HLA. O objetivo nestas situações é reduzir, ou prevenir, as conseqüências
imunológicas do mismatch do outro haplótipo HLA.
Muitos destes transplantes envolvem mismatches de todos os loci HLA classe I
e II, uma situação que acarreta GVHD severo e prognóstico pobre. Por isso este tipo
de transplante foi realizado em pacientes que necessitavam de terapia salvadora.
O transplante haploidêntico, HLA-mismatched, com intensificação do
condicionamento e mega-doses de enxerto obtidas a partir de coleta de células-tronco
periféricas, tem alcançado melhores resultados. O GVHD é prevenido por infusão de
células CD34 altamente purificadas; depletadas de células T. Neste inóculo, também
estão presentes células de veto (veto cells), células acessórias que têm em comum o
potencial de neutralizar células precursoras T-citotóxicas do receptor.
Neste tipo de transplante, a pega é bem-sucedida, e a ocorrência de GVHD é
muito pequena! (11) Pacientes que recebem transplantes haploidênticos HLA-
mismatched, são essencialmente depletados de células T do doador, como vemos
pela ausência de GVHD, e não seria esperado que houvesse um efeito significativo
GVL mediado por células T. Nestes pacientes, foi descoberto o efeito GVL mediado
por células Natural Killer (67,95).
A ocorrência e especificidade de uma resposta benéfica ligada às células NK
depende de diferenças no HLA-C, entre doador e receptor, e a reposta é mediada por
subpopulações de células que expressam KIR (killer-cell-immunoglobulin-like
receptor), não inibidos pelos ligantes HLA-C do receptor. Talvez no futuro, busquemos
intencionalmente o mismatch que leva ao efeito imunológico benéfico da células NK
nos transplantes alogênicos (67,96).
Com o maior entendimento da imunologia das HSCs e dos aloenxertos,
somado à sofisticação da tecnologia para manipulação de HSCs, as ferramentas de
75
imunoterapia no transplante alogênico de HSCs tem sido cada vez mais utilizadas e a
exemplo da tecnologia em HLA, certamente passarão “da bancada para a beira do
leito” antes do esperado.
3.6 RECONSTITUIÇÃO IMUNE
Após transplante, a reconstituição da medula óssea consiste em dois
fenômenos diferentes: a recuperação numérica dos elementos celulares da medula
óssea e a recuperação funcional das interações entre estas células. Embora o
reaparecimento dos neutrófilos e de plaquetas seja considerado o sinal de
recuperação hematológica pós- quimioterapia e transplante de células-tronco, este fato
não leva em conta a recuperação da função imune. De fato, a recuperação das células
participantes da resposta imune humoral e celular pode levar anos no pós-transplante
(97,98,99).
O conceito de pega do enxerto leva em consideração a recuperação numérica
dos elementos da medula óssea através de sua representação indireta pelo
hemograma. No TMO, o sinal de pega é o momento em que o número de neutrófilos
em sangue periférico é >=0,5x10
9
/l por três dias consecutivos. A recuperação de
neutrófilos ocorre de 8 a 30 dias após a infusão. A recuperação plaquetária
(>=20x10
9
/l por três dias consecutivos) se dá em média 21 dias após o transplante. No
Transplante Autólogo, a pega de neutrófilos se dá, em média, doze dias após o
transplante; a pega plaquetária, em torno de treze dias após a infusão. A
documentação da pega é realizada através do exame de quimerismo (confirma se o
DNA pós-transplante é do doador ou do receptor, considera-se pega a representação
do DNA do doador no exame do receptor) (94).
76
Os linfócitos são as únicas células do corpo capazes de reconhecer e distinguir
diferentes determinantes antigênicos; por isso, são responsáveis por duas
características que definem resposta imune adaptativa: especificidade e memória
(100). Estas células se originam de células-tronco e passam por estágios de
maturação complexos, durante os quais expressam receptores antigênicos e adquirem
características funcionais e fenotípicas de células maduras. Os linfócitos B chegam à
completa maturidade na medula óssea; os linfócitos T migram para o timo e lá passam
pelo processo de diferenciação. Após terem maturado, estas células deixam o timo ou
a medula, entram na circulação e povoam os órgãos linfóides periféricos, onde vão se
expor a diversos antígenos.
Linfócitos Naive são linfócitos maduros, capazes de reconhecer antígenos, mas
para os quais ainda não foram apresentados antígenos. Linfócitos não podem ser
distinguidos morfologicamente com precisão. Os linfócitos B produzem
imunoglobulinas (anticorpos); linfócitos T dividem-se em dois subtipos: células T helper
e células T citotóxicas ou citolíticas.
Linfócitos T e B têm receptores antigênicos distribuídos clonalmente, o que
significa que há muitos clones destas células com diferentes especificidades
antigênicas. Todos os membros de cada clone expressam receptores antigênicos com
a mesma especificidade; são diferentes dos receptores de outros clones. Os genes
que codificam os receptores antigênicos dos linfócitos T e B são formados por
recombinações de segmentos de DNA, durante a maturação destas células. As
recombinações somáticas geram milhões de diferentes receptores antigênicos, o que
resulta em um extremamente diverso repertório de linfócitos.
A expressão gênica dos receptores antigênicos é central no processo de
maturação linfocitária; existem silmilaridades nos processos onde a célula B adquire a
habilidade de expressar genes de imunoglobulina (Ig) e a célula T “aprende” a
77
expressar genes de receptor de célula T (TCR). A maioria das células T helper
expressa uma proteína de superfície chamada CD4; as células T citotóxicas
expressam uma proteína diferente chamada CD8.
As células Natural Killer são uma terceira população de linfócitos com
receptores antigênicos diferentes das células B e T, têm função principal na imunidade
inata contra viroses, micróbios intracelulares e células tumorais.
A resposta imune adaptativa pode ser dividida em três fases: reconhecimento
de antígenos, ativação de linfócitos e fase efetora. Toda a resposta imune é iniciada
pelo reconhecimento antigênico, que leva à ativação linfocitária. Esta ativação requer
dois sinais distintos: a presença do antígeno (primeiro sinal); outros produtos
microbianos - ou componentes da imunidade inata que respondem aos micróbios
(segundo sinal). Como exemplos deste segundo sinal, teríamos as citocinas, as
moléculas co-estimuladoras e os produtos da degradação do complemento (hipótese
dos dois sinais para ativação dos linfócitos). Na fase efetora da resposta imune, os
linfócitos ativados por antígenos realizam funções efetoras que levam à eliminação
dos antígenos (60).
Algumas células da progênie dos linfócitos T e B estimulados, não se
diferenciam em células efetoras e tornam-se linfócitos de memória funcionalmente
quiescentes, capazes de sobreviver por longos períodos. Quanto mais velho o
indivíduo, mais células de memória e menos linfócitos naive possui.
Os linfócitos de memória conferem proteção imediata em tecidos periféricos e
montam respostas imunes a antígenos já conhecidos em órgãos linfóides secundários.
Em linfócitos B, estas funções são realizadas por células distintas. A memória
protetora é mediada por plasmócitos, que secretam anticorpos; a memória reativa, por
células B de memória que proliferam e se diferenciam em plasmócitos - em resposta à
estimulação antigênica secundária. Recentemente, entre os linfócitos T, também
78
surgiu uma divisão similar em termos de “trabalho celular”. Neste modelo, a memória
protetora é mediada por células T de memória efetora, que migram para tecidos
periféricos com intensa reação inflamatória e realizam função efetora imediata,
enquanto a memória reativa é mediada por células T de memória central que migram
para áreas de célula T de órgãos linfóides secundários, têm pouco ou quase nenhuma
função efetora, mas proliferam prontamente e diferenciam-se em células efetoras em
resposta a estimulação antigênica (101).
A ontogenia das células do sistema imune é extremamente complexa; a
reconstituição imune destas células, pós-transplante de células-tronco é tão, ou mais
complexa, visto que nem sempre remonta à ontogenia prévia (102).
A reconstituição imune envolve diversos componentes: o reaparecimento de
células B funcionais, o desenvolvimento de células T tímicas e extratímicas, a
reconstituição de células efetoras incluindo células T citotóxicas e células natural killer,
ainda a apresentação eficiente de antígenos para a reconstituição do repertório imune
pré- transplante.
Qualquer debate sobre reconstituição imune em pacientes pós- transplante de
HSCs deve se preocupar com a dividisão dos que receberam transplante de células
autólogas ou dos que receberam transplante de células alogênicas. Ambos os
processos envolvem altas doses de quimiorradiação com o objetivo de eliminar
neoplasia, mas também envolvem ablação da medula óssea. Além disso, as altas
doses de quimioterapia e radioterapia causam dano a outros tecidos, como à mucosa
gastrointestinal e oral, à pele, ao tecido linfóide e ao epitélio tímico.
No transplante alogênico, existem ainda problemas adicionais: o maior
potencial complicador do pós-transplante alogênico é o GVHD que está intimamente
ligado à função imune pós-transplante. Com o objetivo de prevenir GVHD drogas
imunossupressoras são usadas e/ou os enxertos são manipulados para redução do
79
número de células T que causam o GVHD. Mesmo que as drogas imunossupressoras
não sejam usadas, sabe-se que o GVHD, por si só, causa efeitos deletérios na função
imune, podendo ser responsável por importante hipoplasia linfóide, defeitos de células
B e dano ao estroma tímico, que resulta em desenvolvimento alterado de células T.
(103).
A compreensão da restauração imune não serve somente para estudos
experimentais de imunologia, também tem implicação clínica direta. Técnicas de
prevenção de GVHD, com conservação da função imune, estão em desenvolvimento,
resposta protetoras de células T contra CMV e EBV estão bem caracterizadas, sendo
possível manipular a imunidade antiviral com peptídeos, proteínas e vacinas de células
dendríticas ou infusão de células T-antígeno específica. A manipulação da função
imune viral serve como modelo da imunoterapia específica contra leucemia no pós-
transplante (104,105).
3.6.1 Reconstituição Imune Pós TMO Autólogo
Estudos comparativos demonstram que transplantes de células-tronco
periféricas mobilizadas têm recuperação de plaquetas e neutrófilos mais precoce do
que transplantes de medula óssea alogênica, levando a menor tempo de
hospitalização e redução de custos (17,106,107).
Embora existam similaridades na reconstituição imune pós-TMO alogênico e
autólogo, o TMO alogênico envolve a possibilidade de GVHD e o uso de terapia
imunossupressora para controlá-la: ambas interferem nos estágios iniciais da
reconstituição imune. O transplante de células-tronco autólogas não envolve o GVHD
caracteristicamente, ou o uso de drogas imunossupressoras levando a uma
80
compreensão mais direta dos fatores envolvidos na reconstituição imune após
quimioterapia ablativa e resgate (108).
A recuperação de neutrófilos se dá em média doze dias após o transplante
autólogo de células periféricas, e a recuperação de plaquetas inicia-se, em média,
treze dias após o auto TMO (17).
Em contraste com a recuperação hematológica pós-transplantes autólogos,
nos alogênicos a reconstituição imune é mais lenta e difícil de documentar. A
recuperação imune envolve diversos componentes da resposta imune tais como:
reaparecimento de células B funcionais, desenvolvimento de células T tímicas e
extratímicas, reconstituição de células efetoras incluindo células T citotóxicas e células
Natural Killer, apresentação eficiente de antígenos para reconstituição do repertório
imune pré transplante. A reconstituição pós-transplante das células B – aparentemente
– remonta à ontogenia dos linfócitos B, tanto no rearranjo genético das
imunoglobulinas, quanto na sua expressão fenotípica (108).
Talmadge e colaboradores em 1997 demonstraram que a recuperação imune
mais precoce ocorre em pacientes que fizeram transplante de células progenitoras
periféricas autólogas comparados a pacientes que fizeram transplante de medula
óssea autóloga. Esta reconstituição imune mais precoce incluiu aumento significativo
na taxa de recuperação de monócitos circulantes (CD14
+
), células Natural
Killer(CD56
+
), linfócitos T helper(CD4
+
), células T naive (CD45RA) e células TCRγδ.
Após transplante de medula óssea autólogo (TMO autólogo), ou transplante
autólogo de células progenitoras periféricas (PBSCT), as células B se regeneram a
partir de diversas origens: Células B do receptor que sobreviveram a condicionamento
pré-transplante podendo estar localizadas na medula óssea, nos linfonodos e no baço;
células B presentes no enxerto; progenitores de célula-tronco hematopoética que se
diferenciam após a pega no receptor; células-tronco residuais do receptor. A
81
reconstituição da função das células B in vivo pós-pega demonstra defeito seletivo
com niveis séricos normais de IgM retornando 6 meses pós-transplante, IgG aos doze
meses e IgA após dois anos, mais uma vez remontando o desenvolvimento normal
das células B (108)
As células-tronco hematopoéticas derivadas da medula óssea no processo
usual migram para o timo, que é o maior sítio de diferenciação de células T. (61).
Entretanto, o timo não é o único sítio de diferenciação T, temos também as vias
extratímicas que ocorrem na mucosa intestinal, no fígado e em camundongos, na
medula óssea. Existe – possivelmente – contribuição destes sítios extratímicos na
reconstituição imune pós-transplante.
Após transplante autólogo de medula óssea, o número relativo de células CD3
+
é significativamente reduzido no primeiro mês pós-pega, retornando a níveis normais
em torno de três meses pós-transplante. Um decréscimo nos números relativos e
absolutos de células CD4
+
no sangue periférico é comum, podendo persistir por um
ano ou mais tempo. Por outro lado, o número absoluto e relativo de células CD8
+
é
reconstituído muito rapidamente, causando uma inversão na taxa CD4⁄ CD8 nos
meses iniciais pós-transplante (107).
Após altas doses de quimioterapia, foi observada correlação inversa entre o
tamanho do timo e o nível de CD4 no sangue periférico, o que dá suporte à noção de
que o desenvolvimento de células T helper depende de função tímica residual. A
involução tímica inicia-se em torno de um ano de idade e progride na taxa de 3% ao
ano até a meia-idade, após diminui para menos de 1 % ao ano. O fato de a
reconstituição imune das células T CD8
+
não ser prejudicada de maneira significativa
pela involução tímica relacionada à idade, sugere que vias extratímicas contribuem
para reconstituição dela. (61,110).
82
Existe uma predominância de CD28
-
e CD57
+
entre as células CD8
+
que pode
ser obsevada até nove meses após quimiotrapia de altas doses. A ausência de
expressão de CD28 é semelhante àquela observada em células CD8
+
derivadas de via
extratímica. Subtipos funcionais de células T CD4
+
e T CD8
+
pós-transplante autólogo
têm sido estudadas e podendo ser divididas com base na expressão de CD45
(CD45RA e CD45RO).
Células T CD45RO
+
correspondem a células de memória enquanto as células
T CD45RA
+
correspondem a células T naive, recém saídas do timo. Durante os três
primeiros meses pós TMO, o número de células CD45RA
+
está diminuído, mas retorna
ao normal em torno de um ano pós-transplante. O subtipo CD4
+
CD45RA
+
está
profundamente reduzido no pós-transplante e pode reconstituir-se em tempo superior
a dois anos, ao contrário da população CD8
+
CD45RA
+
que normaliza no primeiro mês
pós-transplante autólogo de medula.
No transplante autólogo de células-tronco periféricas, as células CD3
+
podem
representar mais de 20% das células coletadas por aférese, após estimulação com
fator de crescimento de colônia granulocítica (GCS-F), sendo 1 log maior que a de
coleta de medula óssea autóloga. Imediatamente após o transplante de células
progenitoras, o nível de células CD3
+
retorna ao normal, os níveis de células CD4
+
mantêm-se abaixo do normal, o número de células CD8
+
aumenta resultando em uma
taxa CD4⁄ CD8 reduzida. A recuperação das taxas CD4⁄CD8 e CD45RA/CD45RO
ocorrem mais rapidamente no transplante de células progenitoras periféricas que no
transplante de medula óssea.
Assim como as células B, as células T pós autoTMO ou PBSCT podem
reconstituir-se a partir de pelo menos quatro fontes: as raras células T do receptor que
sobrevivem ao esquema de condicionamento, estas células podem ser encontradas na
medula óssea, nos linfonodos ou no baço; as células T presentes no enxerto; as
83
células-tronco progenitoras do enxerto que se diferenciam no receptor; as células-
tronco residuais do receptor. Especula-se que a quantidade de células T presentes no
enxerto poderia influenciar a rapidez e a qualidade da recuperação das células T, mas
não se sabe o quanto estes linfócitos T transferidos passivamente contribuem para
uma imunidade celular sustentada. Pacientes transplantados com enxertos autólogos
T depletados têm reconstituição no sangue periférico, de células T e B, muito mais
lentamente, comparado a receptores de enxertos autólogos não-manipulados (111).
A funcionalidade das células T pode ser medida em três níveis diversos:
proliferação celular, produção de citocinas e capacidade de lise. A proliferação de
células T está prejudicada nos primeiro quatro meses, mas – em torno de um ano pós-
transplante de medula – encontra-se normalizada. Esta proliferação também está
prejudicada no PBSCT, mas a recuperação é mais rápida em relação ao auto TMO.
Esta deficiência na proliferação T pode estar – em parte – relacionada ao efeito
supressivo da grande quantidade de monócitos presentes na coleta de PBSC com
GCS-F (112).
Células T CD8
+
citotóxicas, restritas ao HLA, CMV específicas podem ser
demonstradas três meses pós auto TMO ou PBSCT, na maioria dos pacientes; tendo
efeito protetor contra CMV. As células citotóxicas específicas contra EBV estão
prejudicadas nos primeiros dois meses após transplante autólogo.
Receptores de auto TMO, tem defeitos significativos na produção de citocinas
derivadas de células T, particularmente IL-2, no período inicial pós-transplante.
A terapia mieloablativa causa alterações profundas no sistema imune que
levam um ano, ou mais, pós-transplante para recuperação. Neste período, pode
ocorrer diminuição do número de fagócitos, subtipos anormais de linfócitos T e síntese
alterada de imunoglobulinas. Muitas vezes, embora os elementos envolvidos na
84
resposta imune estejam quantitativamente normais, existe uma dificuldade grande na
execução da resposta imune funcional adequada (86).
No transplante autólogo, existem evidências de que recuperação na contagem
absoluta de linfócitos no sangue periférico em valores >=500 células/μl, quinze dias
pós transplante, teriam um efeito benéfico, inclusive com aumento na sobrevida global
em pacientes com mieloma múltiplo, com linfoma não-hodgkin e com câncer de mama
metastático (113,114).
As células Natural Killer estão entre as primeiras células que se recuperam no
pós-transplante autólogo; em contraste com a função das células T e B, a atividade
das células NK é normalizada dentro do primeiro mês pós-infusão, tanto em auto
TMO, como - mais rapidamente ainda - em PBSCT. A maturação das NK pode ocorrer
na ausência de timo funcional, tanto em camundongos quanto em homens (115,116).
Independentemente da dose de CD34, do regime de condicionamento,
diagnóstico, idade, autotransplante único ou tandem, as células NK alcançaram níveis
normais um mês pós-transplante (120). No período precoce pós-transplante, quando a
imunidade específica ainda está se reconstituindo, as células NK podem ser uma
defesa importante contra infecções e recaída de tumor. A expansão das NK com
fatores de crescimento imediatamente pós-transplante pode implementar as defesas
do receptor e ser uma arma importante em termos de imunoterapia (109).
3.6.2 Reconstituição Imune Pós TMO Alogênico
Nos pacientes submetidos a transplante de células-tronco alogênicas, o
estabelecimento do sistema imune, a partir das células do doador no receptor, ocorre
em fases que podem levar de meses a anos. Em pacientes que desenvolvem DECH
crônico a recuperação imune pode jamais ser completada na sua totalidade. A
85
primeira fase de recuperação imune se dá por um aumento da contagem de neutrófilos
que ocorre de duas a três semanas após infusão de células. Embora sua função esteja
aparentemente intacta, apresenta quimiotaxia alterada por um período superior a
quatro meses (118). O número de monócitos retorna ao normal no sangue periférico
de três a quatro semanas após o transplante. Tal função foi demonstrada a partir do
doador, 41 dias pós a infusão e com função geralmente normal. Os macrófagos no
pulmão e no fígado são comprovadamente do doador em torno de oitenta dias pós-
transplante.
A reconstituição do sistema imune-funcional, inicialmente, envolve a expansão
do repertório dos linfócitos T do doador pós-tímicos com fenótipo e funcionamento
não- usuais; este evento pode ser arrastado e incompleto em receptores mais idosos
(119,110).
Nos primeiros meses pós-transplante de células-tronco, o repertório é
dominado por células T expandidas, derivadas do compartimento de células T, do
sangue periférico do doador. Neste compartimento temos - de modo predominante -
células de memória central e células de memória efetora, com uma população menor
de células T naive e de células efetoras finais (120).
Em pacientes submetidos a transplantes alogênicos com depleção de células
T, também a reconstituição, inicialmente, se dá através dos linfócitos T circulantes
pós-tímicos do doador e neste caso o repertório linfocitário é particularmnte reduzido e
prejudicado nos primeiros meses pós-transplante (121). Estas células pós-tímicas são
grandemente responsáveis pelo sucesso ou fracasso do transplante, devido ao grande
impacto na pega, GVHD, GVL e à reativação de viroses.
Em termos de aloreatividade, devemos lembrar que o repertório de células T
pós-tímicas do doador teve maturação a partir de processo de diferenciação onde
células T imaturas, passaram pelo timo e foram selecionadas negativamente, através
86
de apoptose induzida por antígeno, por alta afinidade com antígeno próprio ou devido
à baixa afinidade com antígeno próprio (negligência ou ausência de estímulo) (61).
No receptor do transplante este repertório maduro, encontra um novo ambiente
antigênico via células apresentadoras de antígeno (APCs) do receptor. Reativações de
viroses como CMV e EBV, necessitam de nova expansão clonal de células de
memória central vírus-específicas.
Há expansão massiva de células T em resposta a viroses como CMV e EBV,
em resposta a antígenos menores como HA-1 e HA-2 e em resposta a antígenos
expressos de forma aumentada em células leucêmicas como PR-1, BCR-ABL e Tumor
de Wilms-1 (WT1). O período precoce pós-transplante é caracterizado por expansões
massivas e irregulares de células T, que produzem um repertório distorcido de
linfócitos (104,122).
Estudos de aloresposta de células T de doadores a estimulação antigênica do
receptor in vitro, revelaram expansões importantes de células T, ocupando
praticamente 90% do repertório de células T de um paciente morrendo de GVHD.
Também demonstraram que células de leucemia podem fazer surgir clones de células
T, distintos dos clones que surgem com GVHD, provando molecularmente que efeitos
GVHD e GVL podem ser separados!
A expansão massiva de células T pode ser explicada por forte estímulo
antigênico associado a estímulo proliferativo que, por sua vez, é associado a ambiente
profundamente linfopênico. Existem especulações quanto ao fato de a resposta imune
mais potente no pós-transplante envolver células de memória do doador. O fenômeno
de forte interação entre os antígenos e as células T é chamado imunodominância.
87
A fase final da reconstituição imune envolve o surgimento de um novo
repertório de células T, gerado a partir dos precursores pré-tímicos do doador. Estas
células processadas pelo tecido tímico do receptor são tolerantes ao alo-ambiente.
A técnica de quantificação de TRECs (círculos de excisão de receptores de
células T) apresenta os linfócitos recém-saídos do timo. Os TRECs são resíduos de
DNA circular da recombinação dos TCR, e são evidência do rearranjo de TCR: um
processo exclusivo do estágio tímico de maturação dos linfócitos T. Quando os
linfócitos entram em processo de expansão pós-tímica, os TRECs ficam mais e mais
diluídos a cada divisão celular. A análise dos TRECs pós-transplante de células-tronco
revela diferenças em termos de idade na capacidade de “educar” os precursores pré-
tímicos do doador no timo do receptor.
Crianças e adultos jovens têm timos funcionais, altos níveis de TREC e
reconstituem um novo repertório de células T dentro de um a dois anos pós-
transplante. Indivíduos idosos expressam níveis de TREC, significativamente,
inferiores aos apresentados pelos jovens; podem nunca chegar a reconstituir função
tímica completa. Nestes pacientes, a competência imunológica, continua em grande
parte, sendo atribuída ao compartimento de células T pós-tímico (104,123).
O número de linfócitos B nos primeiros meses pós-transplante é muito baixo,
mas, lentamente retoma níveis normais num prazo em torno de 9 a 12 meses. A
reconstituição destas células pode levar muito mais tempo, especialmente se o
paciente desenvolve GVHD crônico e requer terapia imunossupressora prolongada.
Além disso, o repertório de células B é usualmente restrito. Avaliação sorológica pós-
imunização pode ser um indicador de funcionalidade de linfócitos B, levando em
consideração que a resposta depende do tipo de antígeno apresentado.
Respostas a antígenos protéicos podem recuperar-se mais rapidamente que
respostas a antígenos compostos de polissacarídeos. Cabe lembrar que a
88
responsividade das células B está ligada à função de células T helper; se temos CD4
reduzidos em número e função, teremos células B prejudicadas (Lamb LS, 2002). A
recuperação linfocitária de modo geral, ocorre mais rapidamente em pacientes pos
transplante alogênico de células periféricas comparado a transplante alogênco de
medula óssea (125).
Os fatores que potencialmente podem afetar a reconstituição imune pós-
transplante alogênico são: imunossupressão, para tratar ou prevenir GVHD; GVHD;
idade do receptor (idade tímica); dose de linfócitos T; profunda imunoablação do
receptor; imunodominância; células T reguladoras; balanço Th1⁄Th2; fatores de
crescimento como IL-2, IL-12, IL-7; quimerismo linfóide, mismatching de HLA;
polimorfismos de genes de citocinas (104,126).
Natural Killers são células capazes de mediar a citotoxicidade dependente de
antígeno-anticorpo reconstituem-se até os níveis normais em torno de trinta dias pós-
transplante, mas podem demonstrar função e fenótipo não usual, principalmente nas
primeiras semanas pós-transplante, quando têm expansão maciça (124,127). Sabe-se
que, mesmo em enxertos T depletados em transplantes alogênicos, a recuperação NK
é a primeira a ocorrer entre os linfócitos (128). As células NK produzem linfocinas,
inclusive interleucina 2 (IL-2), que podem contribuir para a recuperação da população
de células T.
Em relação à recuperação imune pós-transplante de medula óssea não-
mieloablativo (mini-transplante), comparada ao transplante alogênico convencional, o
número absoluto de linfócitos, nos primeiros seis meses foram similares; no primeiro
ano, as contagens de CD4 naive e total, e CD8 naive foram maiores em pacientes pós
mieloablativo. Os níveis de anticorpos foram similares seis meses e um ano pós-
transplante e também pós-vacinações. As taxas de infecção foram menores em
pacientes pós-mini nos primeiros três meses, mas maiores após este período.
89
Aparentemente, a imunidade dos pacientes pós-condicionamento não-mieloablativo é
melhor, precocemente pós-transplante, mas este dado não é verdadeiro, se
comparado tardiamente com o transplante mieloablativo (129,130)
O entendimento da reconstituição imune pós-TMO alogênico é essencial para a
compreensão de fenômenos como a DECH ou GVH e o efeito-enxerto-contra-
leucemia (GVL ou ECL) (6,131,132,133).
3.7 NATURAL KILLER
3.7.1 A Célula
As células Natural Killer (NK) foram, originalmente, descritas baseadas na sua
capacidade funcional de eliminar células tumorais de origem hematopoética na
ausência de estimulação prévia. Subseqüentemente, foram identificadas por
anticorpos monoclonais como uma pequena população de linfócitos citolíticos;
implicadas em uma série de atividades in vivo, como a atividade contra células
tumorais, a resistência a infecções virais e a regulação da hematopoese. As células
NK, são um subtipo de linfócitos crítico na imunidade inata para a defesa do
organismo contra patógenos infecciosos invasivos e transformações malignas, através
da elaboração de citocinas e atividade citolítica. As células NK são uma população
heterogênea no que diz respeito ao fenótipo e à especificidade de alvo (100,134).
As células Natural Killer são linfócitos envolvidos na resposta imune inata, que
têm a habilidade de responder rapidamente a antígenos estranhos nos momentos
iniciais da infecção; frequentemente nas superfícies de barreira do indivíduo, onde se
dá o encontro inicial entre antígeno e sistema imune. Embora as células NK e os
linfócitos T CD8+ restritos ao MHC Classe I, destruam os seus alvos de forma similar,
90
as células NK não requerem a expressão de MHC classe I nas células-alvo para sua
ativação. Ao invés disso, a expressão de moléculas MHC classe I protege a célula alvo
contra a lise mediada pelas NK, sugerindo que as células NK podem ser cronicamente
inibidas ou ativadas pela presença ou ausência de epitopos self (próprios), ao passo
que as células T são ativadas pela detecção de epitopos “estranhos” (135).
A hipótese do missing self proposta por Karre postula que as células NK
protegm os tecidos com expressão normal de MHC classe I e destroem células-alvo,
quando estas não expressam – ou expressam de forma aberrante – o MHC classe I.
Diferentemente das células T, as NK não têm a capacidade de rearranjar os seus
receptores gênicos, o que limita o potencial da diversidade de seu repertório
antigênico (136).
3.7.2 Morfologia, Citoquímica e Marcadores de Superfície
As células Natural Killer são encontradas no sangue periférico e baço;
raramente em outros tecidos linfóides. Morfologicamente se parecem com grandes
linfócitos com citoplasma granular (large granular lymphocyte). Os grandes linfócitos
granulares (LGLs) são células com citoplasma azulado-pálido e alta relação
citoplasma-núcleo. Sua principal característica histológica é a presença de grânulos
azurofílicos. Eles constituem 10 a 15% das células mononucleares no sangue e baço;
são menos representadas em outros tecidos linfóides e no útero gravídico. São o
subtipo de linfócito mais frequente no primeiro trimestre gestacional e depois
desaparecem (são importantes na implantação fetal) (135,137). Estas células são
maiores que os linfócitos típicos com uma maior quantidade de citoplasma que – por
sua vez – contêm grânulos peroxidase negativo. LGLs não aderem a superfícies e não
tem atividade fagocítica. Assim como os grânulos dos linfócitos T citotóxicos (CTLs),
91
os grânulos das células NK contêm perforinas e granzimas, ambos importantes na
função citotóxica. Os grânulos podem estar presentes em várias formas, dependendo
do estágio de ativação celular (102,138,64).
Em humanos, o melhor marcador de superfície para a identificação da célula
NK é o CD56 ou NCAM (molécula de adesão celular neural), os níveis de expressão
de CD56 variam de acordo com o subtipo de linfócito NK. As células NK são definidas
fenotipicamente como linfócitos CD56+ e CD3- (Nakamura, 2002). LGLs são fenotípica
e funcionalmente heterogêneos (i.e., CD56
+
⁄ CD3
-
⁄ CD8
-
) e a maioria deles é
CD16
+
(FcRγIII), um receptor de afinidade alta e intermediária para IL-2
(aproximadamente 80 a 90%); outros são CD57
+
⁄ CD3
+
⁄ CD8
+
TCR-α⁄β
+
. Ambas as
populações são citolíticas, mas as CD57
+
, são células T não restritas ao MHC (ou
células NK-like). A população de células CD56
+
são chamadas de NK-LGL, enquanto
que as CD57
+
são conhecidas como T-LGL. Ambas as populações são CD2
+
e CD7
+
.
A separação entre estes dois tipos celulares não é absoluta e, freqüentemente,
detectamos uma população celular intermediária que é CD56
+
⁄ CD57
+
. A relação entre
estas células e as que expressam somente um marcador é desconhecida. Embora a
maioria das células NK CD56
+
, sejam CD3
-
, pequeno número de células CD45
+
⁄ CD3
+
tem sido detectado, e leucemias de grandes linfócitos granulares (LGL) com este
mesmo fenótipo têm sido descritas (64).
3.7.3 Função
Funcionalmente, as células NK são uma fonte importante de citocinas de
imunorregulação inata como, por exemplo, interferon gama (IFN-γ), fator de necrose
tumoral alfa (TNF-α) e fator estimulador de colônia granulocítico-macrofágico (GM-
CSF), que co-orquestram a resposta imune precoce e contribuem para a resposta
92
retardada de células T após as infecções. As células NK também têm atividade
citotóxica direta ou natural contra algumas células infectadas por vírus, contra células
leucêmicas e contra outras células tumorais e também mediam citotoxicidade celular
dependente de anticorpo (ADCC) de alvos através do FcγRIII (CD16), um receptor que
se liga à porção FC do anticorpo. As células NK são efetoras da resposta imune inata
contra tumores e células infectadas por vírus. Ao contrário dos linfócitos T, não
expressam os receptores antigênicos que estas células apresentam e são
classicamente consideradas como capazes de matar células-alvo de uma maneira não
restrita ao MHC (Major Histocompatibility Complex) (102,144,134,140).
As células NK podem ser distinguidas por um fenótipo de superfície bastante
característico, pelas citocinas que produzem e pela propriedade de desenvolverem
resposta citotóxica de forma espontânea, sem sensibilização prévia. Expressam o
fenótipo CD3¯CD56
+
CD2
dim
.
Dois subtipos de células NK são definidos de acordo com a intensidade de
expressão de CD56 na sua superfície celular. Em torno de 90% das NK em humanos
são CD56
dim
e expressam altos níveis de CD16, enquanto uma minoria (10%) é
CD56
bright
e CD16
dim ou –
.Estes subtipos de NK são funcionalmente distintos com as
células CD56
bright
imunorregulatórias produzindo citocinas abundantes, enquanto a
citotóxica CD56
dim
funciona como efetora eficiente na lise celular natural ou mediada
por anticorpo. .As CD56
bright
expressam, constitutivamente, os receptores de alta
afinidade e afinidade intermediária para interleucina-2 (IL-2); expandem in vitro e in
vivo em resposta a baixa dose de IL-2. As células NK CD56
dim
em repouso são mais
citotóxicas contra alvos sensíveis a NK (linhagens celulares K562 e COLO205)
comparadas às NK CD56
bright
. Porém, após ativação com IL-2 ou IL-12 (LAK cells), as
NK CD56
bright
exibem uma citotoxicidade contra células-alvo, igual ou superior a
apresentatadas pelas da NK CD56
dim
.
93
Além disso, as CD56
bright
em repouso e as NK CD56
dim
tem diferenças nos seus
repertórios de receptores NK. As CD56
bright
em repouso são células grandes,
agranulares que expressam níveis altos de receptores da família lectina-like
CD94/NKG2, com frações muito pequenas expressando KIR (killer-cell
immunoglobulin receptor). As NK CD56
dim
em repouso, expressam ambos os
receptores KIR e lectina-like, numa densidade de superfície relativamente alta em
conjunto com grânulos citolíticos abundantes no citoplasma (141,142,143,144)
Existe um subgrupo de células CD56
dim
CD16
dim ou –
também denominado A-
NK (células NK ativadas e aderentes); experiências in vitro demonstraram que a
resposta deste subgrupo de células a IL-2 é muito mais eficiente, desenvolvendo
rápida aderência ao plástico ou a superfícies sólidas; proliferando significativamente
melhor. As células A-NK são expressivamente mais citotóxicas contra K562 (linhagem
celular de leucemia mielóide) do que as não aderentes, demonstrando que sua
adesividade em resposta à IL-2 não é somente relevante para superfícies plásticas,
mas também uma propriedade mais geral e biologicamente significante deste subtipo
de NK (145).
As células efetoras ativadas por interleucina-2 têm sido referidas como células
LAK (146). Entre os linfócitos, as células NK são as primeiras a responder à ativação a
IL-2 in vitro, provavelmente porque expressam constitutivamente receptores de
afinidade intermediária a esta citocina. A IL-12 estimula a proliferação e a ação
citotóxica das células NK, induz à transcrição e secreção de interferon gama, promove
o comprometimento de células T em células T helper e a conseqüente produção de
citocinas, inclusive IL-2. Foi demonstrado em camundongos a potente ação
antitumoral e antimetastática da IL-12 (13). Por sua vez, a célula NK tem papel de
imunorregulação em doenças auto-imunes como lupus, esclerose múltipla,
94
encefalomielite e diabetes tipo 1 (147,148). Também seu papel foi descrito na
destruição de parasitas secundária a produção de citocinas na sua ativação (149).
Enquanto a célula T requer apresentação e expansão, a interação entre a
célula NK e as outras células dá um sinal positivo imediato para a NK destruir o alvo
através da liberação de perforina⁄granzima. As células NK poupam tecidos saudáveis
de sua ação citotóxica ao receberem um sinal dominante negativo através de seus
receptores KIR (killer-imunnoglobulin-like-receptors), que interagem com as moléculas
de MHC classe I das células-alvo. Quando as células NK entram em contato com
células que perderam o MHC classe I, ou que expressam moléculas de classe I não-
reconhecidas como próprias (como pode ocorrer em transplantes HLA-mismatched), o
sinal negativo não é transmitido e os grânulos de perforina⁄granzima são liberados. As
diferenças no comportamento das células T e das NK, implicam os linfócitos T como
maiores efetores de GVHD, as células NK como maiores efetores de GVL e pega em
transplantes HLA-mismatched (104)
Apesar de o desenvolvimento na compreensão da recuperação imune através
dos transplantes de medula óssea, permanecem ainda importantes questões sobre a
diferença efetora das células T e das NK (150).
95
3.7.4 Ontogenia das células NK
A presença de alguns marcadores característicos de células T (CD2,CD7), na
superfície das células NK, trouxe o questionamento sobre a origem ontogenética
comum destes dois linfócitos. Entretanto, interferências no desenvolvimento das
células T, como em camundongos atímicos ou SCID, não têm impacto no
desenvolvimento das células NK (38).
Existe evidência de um progenitor comum NK⁄T, progenitores NK tem sido
identificados no timo, baseados na expressão de CD56 na população de timócitos. O
progenitor comum tem expressão de CD45⁄CD5 e torna-se uma célula NK
comprometida com perda da capacidade de se comprometer em célula T, ao
expressar CD56. A diferenciação em célula NK requer uma combinação de Stem Cell
Factor, IL-7 e IL-2 em presença de um estroma alimentador (151,152).
Precursores de células NK também foram identificados em timos fetais de
camundongos; estas células expressam CD16 e podem se diferenciar em timócitos
duplo positivos (CD4
+
⁄ CD8
+
), se permanecem em contato com o estroma tímico, ou
em células NK se removidos do microambiente tímico. Este fato, novamente, dá
suporte à idéia de que o timo não é essencial para o desenvolvimento NK (153,154).
A medula óssea também é um local importante de progenitores NK, que são
CD34
+
⁄ CD7
+
e diferenciam-se em células NK maduras na presença - ou ausência - de
células estromais. Os progenitores expressam CD7 e CD34, mas são CD33, e a
presença de Stem Cell Factor, IL-7 e de IL-2 são essenciais, especialmente no estágio
precoce de diferenciação (154).
A atividade citolítica contra alvos de célula NK, é detectada no momento da
expressão de CD56. Células NK maduras podem ser estimuladas por IL-2 para
96
aumento da atividade citolítica, aumento do conteúdo granular citotóxico, expressão de
moléculas de adesão e aquisição de propriedades atribuídas a células LAK
(lymphokine-activated-killer cells). Outras citocinas como IL-7 e IL-12 tem efeitos
similares, mas em menor grau que as decorrentes de IL-2 (139,164).
3.7.5 Receptores de Células NK
As células NK são componentes celulares importantes da imunidade inata; têm
a missão de defender o corpo, imediatamente, contra patógenos e neoplasias em
estágio inicial de desenvolvimento. Como conseqüência, as moléculas de
reconhecimento ou os receptores de células NK estão dispostos na superfície celular,
sem necessidade de ligação. Outra diferença importante em relação aos receptores de
células B(BCRs) e receptores de células T(TCRs) é a de que os receptores NK não
reconhecem diretamente os patógenos ou seus produtos, mas a mudança quantitativa
das moléculas de MHC secundárias ao contexto infeccioso (38,155,156).
O que controla a resposta NK? Ao contrário das células B e T, as células NK
não codificam receptores por rearranjo gênico com alta especificidade para antígenos;
a resposta NK pode ser iniciada sem expansão clonal. A atividade citotóxica NK contra
células-hematopoéticas-alvo, pode ser facilmente iniciada pela ocupação de diferentes
receptores de superfície. Como alguns dos ligantes de ativação destes receptores
estão expressos em células saudáveis, a ativação das células NK está sob um
controle negativo rígido através de receptores inibitórios (157). A heterogeneidade dos
subtipos de células NK deve-se a diferentes expressões de vários receptores de
ativação e inibição na sua superfície celular (158).
97
Em humanos, três famílias distintas de genes foram identificadas como
codificadoras de receptoras de moléculas de MHC classe I. Uma primeira família
pertence à superfamília Ig e é chamada KIRs (killer-Ig like-Receptors). A segunda é,
estruturalmente, Ig-like, chamada de ILTs (Ig-like transcripts); expressos
principalmente em células B, T e mielóides, mas alguns estão presentes nas NK;
também chamados de LIRs (leukocyte Ig-like receptors). A terceira família é a de
receptores de lectina (C-type lectine receptors) que, atualmente, têm sido chamados
de C-type lectin-like NK receptor domains (CLTD).
FIGURA 10 – Regulação da resposta NK por receptores de ativação e inibição (141).
Receptores inibitórios (KIR inibitório, CD94/NKG2A), reconhecem e ocupam
seus sítios de ligação (ligantes), que são moléculas de MHC classe I,da superfície da
98
célula tumoral alvo, iniciando um sinal inibitório. Receptores de ativação (KIRs de
ativação, CD94/NKG2C, NKG2D), acoplam-se a ligantes da superfície celular e ativam
tanto a célula NK como a destruição de célula alvo.
(A) Quando os receptores inibitórios ligam-se ao MHC, na ausência de uma
interação receptor/ligante, uma rede de sinais negativos é gerada, resultando na não-
destruição da célula-alvo.
(B) Ao contário da situação anterior, quando receptores de ativação ligam-se
aos seus sítios de ligação na célula alvo, na ausência de uma interação inibitória de
receptor/ligante, uma rede de sinais de ativação é gerada, levando à destruição da
célula alvo. Esta situação é semelhante à que ocorre nos transplantes HLA
mismatched em relação à aloreatividade NK em mismatch de epitopo KIR (vide NK e
GVL).
As situações de C e D são mais fisiologicamente complexas.
(C) As interações ativadoras de receptor/ligante predominam sobre fracos
sinais inibitórios receptor/ligante, resultando em ativação NK e destruição da célula-
alvo, isto pode ocorrer quando os ligantes e receptores de ativação estão supra-
regulados, amplificando o sinal de ativação que excede o sinal de inibição. Essa supra
regulação ocorre em células transformadas, ou sob forte estresse (células
neoplásicas, ou infectadas por vírus).
(D) As interaçãoes entre receptores e ligantes inibitórios resultam em uma rede
negativa de sinais que previne a destruição da célula-alvo pela célula NK. Este
processo ocorre como forma de vigilância das células NK dos tecidos normais do
indivíduo.
Uma outra situação que também pode ocorrer é a ausência de ambos os sinais
– inibitório e ativador – levando à anergia da célula NK (ausência de ativação).
99
3.7.5.1 Os KIRs, os LIRS os receptores lectina -like
As células NK aloreativas são predominantemente caracterizadas pela
atividade dos seus receptores que tem especificidade por determinantes de HLA
classe I. A família KIR (killer-cell immunoglobulin-like inhibitory receptor), inclui
receptores para determinantes polimórficos de HLA-A, HLA-B e HLA-C (83)
Há dois subtipos distintos de KIR, os inibitórios e os ativadores. Cada subtipo
tem um domínio extracelular idêntico e consequentemente relaciona-se a ligantes
idênticos. Entretanto, devido a diferenças nos seus domínios transmembrana e
intracelular ou citoplasmático, um subtipo de KIR libera sinais de resposta inibitória e o
outro subtipo libera sinais de resposta ativadora, mesmo ligando-se a alelos de MHC
classe I idênticos (141).
Os KIRs tem 2 ou 3 domínios Ig-like e por isso são designados receptores
KIR2D ou KIR3D. O domínio citoplasmático dos KIRs podeser longo (L) ou curto (S) e
correspondendo à sua função são inibitórios ou ativadores, respectivamente. Os
receptores inibitórios contem um ou dois imunorreceptores baseados em tirosina
promotores de inibição (ITIMs). Os receptores de ativação não sinalizam diretamente e
devem estar não-covalentemente ligados a moléculas de ITAMs (imunorreceptores
baseados em tirosina promotores de ativação) (67,155).
Uma diferença fundamental entre os TCRs e os KIRs, é que o KIR reconhece
mais que um alelo de MHC, isto ocorre porque os KIRs reconhecem resíduos
conservados dentro de regiões polimórficas do MHC, enquanto os TCRs reconhecem
os resíduos polimórficos. Além disso, os KIRs têm uma especificidade precisa por um
halótipo de MHC particular. Isto ocorre por variações em aminoácidos específicos nas
moléculas KIR.
100
Os ligantes para os KIRs são alelos das três moléculas de MHC classe I, HLA-
A, HLA-B e HLA-C, que pode conferir proteção contra a lise promovida pelas células
NK. Geralmente, receptores KIR3D reconhecem HLA-A e HLA-B, enquanto receptores
KIR2D reconhecem alelos de HLA-C. Em geral, os peptídeos têm um papel mínimo na
ligação, o que distingue de maneira importante as ligações KIR-MHC das TCR-MHC
(159,157).
TABELA 6 – TIPOS DE KIR COM ESPECIFICIDADE PARA HLA CLASSE I
KIR Ligante
KIR3DL2 HLA-A
KIR3DL1 HLA-B
KIR2DL1 HLA-C
KIR2DL2 HLA-C
KIR2DL3 HLA-C
Fonte: Jeffrey J. Molldren, Warren D. Shlomchik (83).
Os determinantes nas moléculas de HLA que são reconhecidos por estes
receptores são chamados epitopos KIR. Além dos KIR, há receptores lectina-like, que
são heterodímeros de CD94 com uma subunidade de proteína da família NKG2. Estes
receptores são específicos para complexos HLA-E com peptídeos derivados de
seqüências específicas de cadeias pesadas de HLA-A, HLA-B e HLA-C. O locus
gênico da família KIR é localizado no braço longo do cromossoma 19 e é organizado
em três regiões gênicas constantes (KIR3DL3, KIR2DL4 e KIR3DL2) e regiões gênicas
variáveis.
101
Ao cluster de genes KIR localizados em um cromossoma, denominamos
haplótipo KIR, que é mais bem organizado em haplótipo do grupo A e haplótipo do
grupo B. O do grupo A tem menos genes, mas com maior tendência a polimorfismo, os
do grupo B tem maior quantidade de genes, incluindo os genes de ativação KIR. O
genótipo KIR é uma soma dos dois haplótipos KIR. A probabilidade de doador-receptor
não-relacionados sere KIR compatíveis é de menos de 2%.
Embora exista uma substancial diversidade nos receptores de células NK, o
padrão de aloreatividade dominante é de dimorfismo que resulta na expressão de dois
epitopos de HLA-C, que resulta na diferença única de um aminoácido na posição 80.
Indivíduos podem ser homozigotos ou heterozigotos para esse dimorfismo. A maioria
dos indivíduos tem KIRs que são específicos para ambos os epitopos de HLA-C, por
isso o padrão de aloreatividade entre dois indivíduos pode, freqüentemente, ser
predito por suas tipagens de HLA-C. Indivíduos heterozigotos podem ter algumas
células NK que reconheçam e “matem” células alvo de um indivíduo homozigoto,
enquanto células NK derivadas de um doador homozigoto, não “matariam” células alvo
de um receptor heterozigoto, desde que as células alvo expressem ambos os
dimorfismos e podem por isso, enviar um sinal inibitório para cada tipo de célula NK
homozigota derivada do doador.
LIR-1 é um membro da família LIR (LIR-1 a LIR-8) e é expresso em monócitos,
células B, células dendríticas e algumas células NK. Os LIR têm dois a quatro
domínios extracelulares Ig-like e ITIMs na região citoplasmática, desta forma, o
contato com moléculas do MHC protegem a célula alvo da lise.
O Lir-1 liga-se a molécula de citomegalovírus humano com uma afinidade 1000
vezes mais alta do que a do MHC classe I do hospedeiro e esta ligação leva a um
sinal inibitório, ilustrando a alteração na resposta imune causada por vírus, protegendo
a célula infectada por CMV da destruição pela NK (64,83,160).
102
Os membros da família de receptores lectina-like tipo-C são homodímeros ou
heterodímeros, que consistem de uma cadeia invariável CD94 e uma segunda
subunidade de um dos membros da família NKG2 (A,B,C e E). A função das proteínas
heterodiméricas depende das regiões citoplasmáticas das cadeias variantes, ou seja,
região citoplasmática curta (NKG2C,E) ou longa (NKG2A,B), correspondem a função
ativadora ou inibitória respectivamente. As subunidades inibitórias têm um par de
ITIMs na região citoplasmática, enquanto que as subunidades ativadoras se associam
com as ITAMs contidas na molécula adaptadora DAP12. A proteína NKG2D forma um
homodímero e é um receptor de ativação (não forma par com CD94). Cada
subunidade é formada por um domínio extracelular lectina-like Tipo-C também
conhecido como domínio de receptor NK ou NKD. O NKD liga-se a proteínas e não a
carboidratos, que são os ligantes para as lectinas tipo-C clássicas e também a sua
estrutura difere dessas lectinas.
Os ligantes para o receptor NKG2D são as moléculas relacionadas ao MHC
classe I, MICA e MICB que estão supra-reguladas em células infectadas por vírus e
muitos tumores. São minimamente expressas em tecidos normais, mas estão supra-
reguladas em células sob stress (64,83,161).
NK no TMO (Rejeição X Pega)
As células Natural Killer são linfócitos envolvidos na resposta imune inata, que
tem a habilidade de responder rapidamente a antígenos estranhos nos momentos
iniciais da infecção, frequentemente nas superfícies de barreira do indivíduo, onde se
dá o encontro inicial entre antígeno e sistema imune. A importância da célula NK para
o transplante vem da sua habilidade para reconhecer aloantigenos MHC classe I, ou
seja, a sua aloreatividade.
103
Os estudos sobre a diferença de aloreatividade de células T e NK, começaram
há mais de 30 anos em transplantes entre camundongos haploidênticos.
Surpreendentemente, camundongos F1 letalmente irradiados rejeitaram transplantes
de medula aparentados, e não rejeitaram enxertos de orgãos sólidos (fenômeno
denominado de resistência híbrida). A rejeição do enxerto de orgão sólido, que é
mediada por célula T, não ocorreu devido ao fato que toda a população de células T
dos camundongos F1 era tolerante as moléculas de MHC codificadas por ambos os
haplótipos aparentados. Por outro lado, nos camundongos F1 houve rejeição da
medula óssea aparentada, secundária a presença de subpopulações de células NK
que não eram inibidas por nenhuma das moléculas de MHC classe I do haplótipo
aparentado transplantado, e desta forma “enxerga” o outro haplótipo MHC próprio
como “ausente” (missing self). O conhecimento de que a”resistência híbrida F1” é um
fenômeno mediado pelas NK é recente, por muitos anos este fato era curioso e
inexplicável (67).
Hoje, sabe-se que cada célula NK expressa um ou mais receptores inibitórios,
que através da interação com as moléculas do HLA classe I, impede que as NK
“matem” células autólogas saudáveis. A aloreatividade das células NK, resulta da
situação em que o tipo de HLA das células NK do doador, inclui um epitopo KIR que
não é parte do tipo de HLA das células alvo do receptor alogênico. Existem certas
células NK do doador que, quando presentes no receptor, têm um receptor inibitório
específico para um epitopo KIR específico do doador que não é expresso nas células
alvo do receptor. Na ausência de um sinal inibitório mediado pelas moléculas KIR, é
permitida a ativação das células NK, através de outros receptores de ativação. Este
fenômeno foi denominado “missing self” nas células alvo do receptor e é a base para a
“resistência híbrida F1”, descrita muitos anos antes em experimentos de transplante
em murinos (133).
104
Por causa da sabida citotoxicidade das células NK, seria lógico pensar que as
células NK residentes na medula óssea, poderiam reconhecer e eliminar células-
tronco hematopoéticas alogênicas, através de mecanismos citolíticos, mas se
demonstrou em camundongos que a população de células-tronco não é afetada
diretamente pelas células NK, o mesmo ocorrendo em experiências in vitro (162,163).
Outro estudo demonstrou que as células LAK apresentam baixa toxicidade as células
normais da medula óssea, sem afetar a atividade contra células tumorais pela
presença das células normais (164).
Evidência direta de envolvimento das células NK do receptor com rejeição do
enxerto, ainda não foi encontrada, mas o fenômeno da resistência híbrida é
frequentemente lembrado como evidência para rejeição mediada por NK, mas
acredita-se que seu papel neste contexto é de pouca importância, visto que a
resistência híbrida só ocorre quando é infundido um número pequeno de células do
doador, e que não ocorre quando o receptor é tratado previamente ao transplante com
ciclofosfamida, irradiação ou imunoglobulina antitimocítica. A relevância do fenômeno
da resistência híbrida em humanos é controversa (165,51,153).
Alguns estudos reforçam a idéia que as células NK podem promover a pega;
em camundongos, a administração precoce de células LAK, após o transplante de
medula óssea alogênico, leva a pega mais rápida e menor rejeição, especialmente
após depleção T. Parece lógico pensar em promoção de pega por uma célula que
quando ativada (ANK/LAK), produz e libera GM-CSF e IL-3, citocinas ativas na
hematopoese (166,167).
Existem diversos estudos discordantes sobre o efeito das células NK em
culturas celulares de medula óssea autóloga e alogênica, provavelmente devido a
condições particulares das culturas envolvidas e dos difrentes estágios de ativação
das células NK analisadas (167).
105
Não se sabe até hoje, qual célula promove a pega no transplante. Alguns
modelos murinos sugerem que as células NK do doador são críticas para a pega,
enquanto outros estudos implicam a célula T CD8+ neste contexto. Não existem dados
em humanos que impliquem diretamente as células NK com a pega ou mesmo com
rejeição em transplantes de células-tronco (168,165,51).
É extremamente interessante retornar ao conceito de “efeitos bidirecionais
na hematopoese das células NK”, à luz do nosso conhecimento atual sobre
receptores NK. Em 1993, Murphy propos que as células NK podem ser ambas,
benéficas e deletérias no transplante de medula óssea, dependendo do seu genótipo e
estado de ativação, conceito que é confirmado pelo atual conhecimento do mecanismo
de ativação e inibição das células NK e de suas respostas efetoras (169).
Sabe-se que as células NK, produzem citocinas estimulatórias em termos de
hematopoese tais como GM-CSF e IL-3, ou inibitórias como TGF-ß e TNFs, o que é
compatível com o conceito de funcionalidade heterogênea dos diferentes subtipos de
NK, que podem ser inibitórias ou estimulatórias para a hematopoese de acordo com a
sua diversidade de receptores. Tendo em mãos o conhecimento sobre o
funcionamento dos receptores de células NK e seus processos de ativação e inibição,
tornam-se mais compreensíveis os resultados aparentemente contraditórios do efeito
das células NK sobre a hematopoese in vitro (67,169).
Infiltrados de células NK podem ser encontrados em tecidos rejeitados de
transplantes de orgãos sólidos em murinos, ao contrário dos modelos de transplante
de medula em murinos, nos modelos de rejeição de xenoenxerto o envolvimento de
células NK deve ser mais bem documentado (165). Em compensação, modelos
murinos de destruição pelas NK de células tumorais circulantes e teciduais, são bem
documentados (140).
106
NK no TMO (GVL X GVHD)
A cura de leucemia refratária – e outras neoplasias hematológicas – após
transplante de medula óssea tem sido grandemente atribuída à habilidade das células
imunes do doador no enxerto, reconhecerem e eliminarem células neoplásicas que
escaparam da destruição pela quimioterapia em altas doses. Mais recentemente, com
os transplantes não-mieloablativos (mini-transplantes) e as infusões de linfócitos do
doador (DLI), o efeito GVL é o único mecanismo pelo qual as células tumorais podem
ser eliminadas. Células imunes infundidas no enxerto ou na DLI, exercem efeito GVL
através de aloreações mediadas por células T dirigidas contra antígenos menores de
histocompatibilidade dependendo da extensão do mismatching-MHC entre doador e
receptor. Em humanos, tem sido difícil demonstrar um papel das células NK como
mediadoras de efeito GVL em transplantes MHC-matched.
A depleção de células T nos enxertos de células-tronco na tentativa de reduzir
o risco de GVHD tem sido associada com um risco significativamente aumentado de
recaída, particularmente em pacientes com leucemia mielóide crônica (LMC)
(141,170).
Em compensação nos transplantes mismatched-haploidênticos, demonstrou-se
que as células NK têm um importante efeito GVL, com um potencial efeito protetor em
relação ao GVHD, bem como promoção de pega. Através desse conjunto de
pesquisas em camundongos e humanos, nasceu o conceito do “Mismatch Perfeito”
(11,96,171,172).
Transplantes mismatched haploidênticos são aqueles em que o doador e o
receptor compartilham um alelo de HLA-C, mas diferem segundo alelo.
Células NK aloreativas contribuem para efeito GVL em pacientes com leucemia
mielóide; receptores de transplantes haploidênticos, com enxerto T depletado e com
grande quantidade de CD34. Depois do transplante há três potenciais resultados para
107
a aloreatividade NK: A) não reatividade, pela compatibilidada dos epitopos KIR. B)
aloreatividade GVL e GVHD ou C) aloreatividade hospedeiro versus enxerto, levando
à rejeição do enxerto (173,137, 174).
Figura 11 – Padrões de aloreatividade NK em transplantes mismatched haploidênticos.
Com o boom do efeito GVL das células NK nos tranplantes haplótipo-
mismatcheds, estudos revisaram o efeito das disparidades KIR nos transplantes
matched. É prática corrente que a compatibilidade (match) entre doadores e
receptores alogênicos seja focada em polimorfismo HLA e não leve em consideração o
polimorfismo KIR. Como HLA e KIR são segregados de maneira independente, e entre
indivíduos não-relacionados existe quase sempre um genótipo KIR diferente, é
108
possível prever que aproximadamente 25% dos transplantes HLA idênticos
aparentados apresentam identidade KIR e 75% vão apresentar disparidade KIR. Em
transplantes compatíveis entre indivíduos não aparentados a frequência de
incompatibilidade KIR é de praticamente 100% (67,157).
O transplante alogênico é um excelente modelo de sistema onde podemos
examinar a reconstituição do repertório das células NK humanas sob condições de
disparidade genética HLA e/ou KIR. Aparentemente parece haver relação entre a
disparidade KIR e o resultado no pós-transplante, existem relatos de aumento de
GVHD em transplantes não-relacionados quando o doador tem maior quantidade de
receptores de ativação KIR que o receptor, bem como de um discreto aumento (sem
significado estatístico aparente), de rejeição de enxerto em transplantados compatíveis
HLA, quando são KIR incompatíveis. Em pacientes pediátricos submetidos a
transplante alogênico não-relacionado, o grupo com incompatibilidade KIR teve menor
taxa de recaída pós-transplante quando usada imunoglobulina anti-timócito no
condicionamento. São necessários estudos com populações maiores para podermos
valorizar estes resultados na prática clínica, mas a compatibilidade KIR aparentemente
terá papel na escolha do doador HLA compatível no futuro (83,175.176,177).
Em relação aos transplantes HLA-idênticos, as células NK em recuperação
expressam um fenótipo imaturo com baixos níveis de CD16 e moléculas KIR e alta
expressão de receptores inibitórios CD94/gNKG2A. Após seis meses, as células NK,
passam a expressar KIR como o repertório NK original do doador. Após transplante
mismatching-haplótipo, clones de NK aloreativos aparecem precocemente após a
pega, mas não são detectáveis em torno de 4 meses pós-transplante. Estes clones de
NK expressam KIR e podem reconhecer e destruir alvos KIR-incompatíveis. A
recuperação NK tem sido associada com um efeito GVL poderoso em transplantes
HLA-mismatched, mas tem sido difícil identificar um papel para as células NK nos
109
transplantes HLA-idênticos, embora observações clínicas sugiram que a citotoxicidade
NK correlaciona-se com menor risco de recaída em pacientes com LMC
(83,141,171,178,179,180). Além da aloreatividade no contexto de transplantes
haploidênticos, se a molécula MHC-self que se liga ao receptor inibitório está ausente,
por exemplo, numa célula tumoral ou numa célula alvo infectada por vírus, a célula NK
é ativada e a célula alvo é destruída (51). Geralmente aceito que a GVHD é iniciada
por linfócitos T que reconhecem diferenças na expressão dos antígenos do MHC
e/antígenos de histocompatibilidade menor. Diferentemente das células T, as células
NK podem no máximo contribuir, mas não causar a GVHD. As células T podem
recrutar células NK do doador, que por sua vez estimulam a resposta imune através
da liberação de citocinas e possivelmente contribuem para o dano tissular através da
produção de citocinas inflamatórias e óxido nítrico. A depleção de células T no enxerto
com anticorpos monoclonais anti-CD3 ou a combinação de anti CD-6 e anti-CD8 pode
prevenir o GVHD independente da presença das células NK no enxerto (165).
As células NK ativadas produzem citocinas como, por exemplo, o INF-γ que
pode manter a ativação dos monócitos e levar a liberação de TNF-α na circulação, que
é uma das citocinas centrais na cascata de eventos que levam ao GVHD agudo por
expansão da população de células Th1 (181,182).
Sabe-se que a célula NK, entre outras, pode prevenir o GVHD.
Funcionalmente, as células NK são uma fonte de citocinas imunorregulatórias
inatas(INF-γ; TNF-α;GM-CSF), que tem um papel fundamental na resposta imune.
Experimentos em transplantes mismatched haploidênticos em murinos sugerem que
as células NK além de facilitarem a pega, previnem a GVHD aguda
(11,96,153,171,183,184).
Em 1998, estudos de Assai et al demonstraram que a transferência de células
NK do doador para o receptor, em um modelo de transplante em murinos de linhagem
110
específica, poderia inclusive prevenir GVHD (185), o que também foi observado por
Martelli et al em 2002. Nos estudos em camundongos e pacientes com leucemia
aguda Martelli demonstra que a célula NK ataca predominantemente tecido
hematopoético do hospedeiro e poupa os demais tecidos, além disso demonstra que
mesmo infundidas em grande quantidade, não causam GVHD.Também demonstra
que as células NK aloreativas podem destruir células dendríticas do receptor e esta
destruição previne a apresentação de antígenos do hospedeiro a células T do enxerto,
que é passo crucial na formação do GVHD (174,186,141).
As células NKT
Linfócitos T com atividade de células NK foram identificados em tecidos
murinos e humanos. Células NKT murinas, tipicamente expressam marcadores
fenotípicos encontrados em células T como CD3 e receptor celular αßT (TCR), bem
como os marcadores NK NK1.1 e DX5. Foram descritas duas populações de NKT em
murinos. Uma das subpopulações não expressa CD4 e CD8 ou são CD4+, expressa
um TCR invariável e foi encontrada no fígado, no timo, no baço e na medula óssea.
Funcionalmente, as células NKT CD4+NK1.1 produzem grandes quantidades de
interleucina 4 (IL-4), na sua ativação e tem um papel importante na regulação da
resposta imune Th2. As células NKT CD4+ são selecionadas positivamente pela
molécula de MHC classe I CD1d e então, associadas a ß2 microglobulina.Têm função
importante na regulação de resposta imune, inibição do desenvolvimento tumoral e
proteção contra o desenvolvimento de doenças auto-imunes. Foi observado que, em
pacientes com esclerose sistêmica, lupus eritematoso, artrite reumatóide e diabete
tipo1, há redução seletiva deste tipo de célula. (64). Foi descrito supressão de GVHD
em murinos por este subtipo específico de célula NKT (187,188,189).
111
Em 2004, Hyray et al. publicaram estudo em humanos sobre a recuperação
deste subtipo de NKT , demonstrando que um mês pós transplante as células NKT
estavam reconstituídas no sangue periférico em receptores de células progenitoras
periféricas, enquanto que nos receptores de medula óssea, permaneceram com níveis
baixos por mais de um ano. Em pacientes com GVHD agudo o número de células NKT
CD4+ e CD4- era menor comparado a pacientes sem GVHD agudo. Em relação ao
GVHD crônico, os receptores de medula óssea com GVHD crônico extenso tinham um
número significativamente menor de células NKT (190).
A segunda população de células NKT, que expressa um repertório TCR
variável e não é dependente de CD1d para sua maturação e desenvolvimento. Essas
céluls NKT foram encontradas no baço e na medula óssea (1 a 3%) e expressam CD8,
ou são duplo negativas para CD4 e CD8. Esta subpopulação celular tem ação
citotóxica potente in vitro, tem ação antitumoral e não causa GVHDsignificativo entre
doador-receptor haploidênticos em murinos (187,191).
O efeito GVL e de supressão de GVHD neste subtipo celular é controverso e
obviamente são necessários outros estudos para determinar a importância desta
população específica, inclusive como célula potencial para uso em imunoterapia em
doença auto-imune, infecções e em transplante de medula na indução de resposta
Th2, com potencial uso no tratamento e prevenção do GVHD (192,193,194,195,189).
NATURAL KILLER e IMUNOVIGILÂNCIA
O conceito de vigilância imunológica foi proposto por Macfarlane Burnet nos
anos cinqüenta e postula que uma das funçãoes fisiológicas do sistema imune é
reconhecer e destruir clones de células transformadas antes que elas transformem-se
em tumores e destruir tumores, após sua formação. A importância e até a existência
112
da vigilância imunológica tem sido questionada como resultado de alguns
experimentos, mas sabe-se que o sistema imune reage contra muitos tumores e
explorar estas reações para destruir células tumorais é um dos objetivos principais dos
imunologistas especialistas em câncer e de especial interesse para todos os
envolvidos no espectro desta terrível doença (65).
Existem vários mecanismos imunes efetores capazes de destruir tumores e um
deles é a lise celular mediada pelas NK. Estas células destroem vários tipos de células
tumorais, especialmente aquelas com expressão de MHC classe I reduzida e que
podem escapar das CTLs. AS células NK têm papel crítico na citotoxicidade mediada
por tumor (140,196,197).
In vitro, as NK podem destruir células virais infectadas e certas linhagens
celulares tumorais, principalmente tumores hematopoéticos. Muitos tumores perdem
expressão de MHC classe I e se tornam alvos perfeitos para a célula NK. A
capacidade tumoricida destas células é aumentada pelas citocinas, incluindo IL-2 e IL-
12. Estratégias prévias no tratamento de tumores envolvendo as células NK tem se
restringido ao uso de células LAK (NK ativadas), geradas ex-vivo ou terapia com
citocina in vivo, com o objetivo de expandir e ativar células NK contra células tumorais
autólogas. Os ensaios clinicos falham, em sua maioria em demonstrar benefício clínico
inequívoco, especialmente os ensaios clínicos fase I e II. A maior experiência é com
ensaios clínicos envolvendo IL-2, que indicaram regressão de carcinomas renais,
melanomas, sarcoma de Kaposi, vários tipos de linfomas e Hairy cell leukemia, mas
com muitos paraefeitos para os pacientes (febre, edema pulmonar, leak-síndrome)
(195,169,198,199,140).
Testemunhamos na última década uma virtual explosão de conhecimento
sobre os receptores das células NK e agora sabemos que a resposta NK é o resultado
da competição de sinais mediados por receptores de inibição e ativação. Embora não
113
se saiba em que extensão as citocinas como a IL-2 podem alterar o equilíbrio entre os
receptores NK de ativação e inibição, o conhecimento sobre efeito do mismatch de
receptores e ligantes em situação de transplante alogênico, bem como do
funcionamento dos receptores como promotores de resposta efetora serão úteis no
desenho de novos estudos sobre o uso das NK em imunoterapia (141,200,201,202).
Em abril de 2005, foi publicado estudo que demonstrou remissão completa em
5 pacientes de um grupo de 19 com leucemia mielóide aguda refratária de mau-
prognóstico,submetidos a quimioterapia em altas doses, seguidos de infusão de
linfócitos de doador haploidêntico e injeções de IL-2 (202).
114
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136
ANEXO
TERMO DE CONSENTIMENTO
PARA PARTICIPAÇÃO EM PROJETO DE PESQUISA DO SERVIÇO DE
HEMATOLOGIA DO HOSPITAL DE CLÍNICAS DE PORTO ALEGRE
Senhores pacientes:
Gostaríamos de explicar a pesquisa que estamos fazendo e, então, perguntar
se aceitam nos ajudar na sua realização.
Os pacientes que fazem transplante de medula óssea “ganham” um novo
sistema de defesa que leva inicialmente em torno de trinta dias para “aparecer”
em alguns exames de laboratório que fazemos.
Nós fazemos parte da equipe de profissionais de saúde do Hospital de Clínicas
de Porto Alegre que faze transplantes de medula óssea e também pesquisas
nesta área.
A sua participação consiste em fazer uma coleta de sangue por semana
durante duas semanas com o objetivo de acompanharmos a recuperação de
parte das defesas dos pacientes pós-transplante.
Estas coletas não oferecem nenhum tipo de risco adicional ao paciente
transplantado.
Seus resultados não serão divulgados individualmente e seu nome não será
mencionado.
Mesmo aceitando participar do estudo, você tem direito de se retirar dele no
momento que desejar.
Se você se recusar a participar, este fato não irá interferir com o seu
tratamento, que continuará o mesmo.
Caso aceite participar, assine o consentimento abaixo:
Nome do paciente:________________________________________________
Assinatura do paciente ou responsável:________________________________
Data:_______
Nome do pesquisador:_____________________________________________
Assinatura do pesquisador:_________________________________________
137
IMPACTO DA RECUPERAÇÃO PRECOCE DAS CÉLULAS NK NO
TRANSPLANTE DE MEDULA ÓSSEA ALOGËNICO APARENTADO E SEU
EFEITO NA PEGA E NO DESENVOLVIMENTO DE GVHD
CC Astigarraga
1
; AA Paz
1
, GAM Faulhaber
2
, L Sekine
2
, L Milost
3
, D Neto
1
, RL Canabarro
4
, H
Sporleder
4
, R Bittencourt
1
, J Neumann
4
, LMR Silla
1
.
1. Serviço de Hematologia e Transplante de Medula Óssea do Hospital de Clínicas
2. Serviço de Medicina Interna do Hospital de Clínicas.
3. Laboratório de Pesquisa em Hematologia Celular do Hospital de Clínicas.
4. Laboratório de Imunologia dos Transplantes da Santa Casa de Misericórdia.
Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil.
Correspondência: Claudia Caceres Astigarraga. Serviço de Hematologia e
Transplante de Medula Óssea do HCPA, Rua Ramiro Barcellos 2350/2
0
andar.
Porto Alegre-RS 90035003 Brasil.
Endereço eletrônico: [email protected]
Agradecimentos: A Hemoamigos, pelo investimento em recursos humanos e
pesquisa em transplante de medula óssea em um país em desenvolvimento.
Resumo
A reconstituição imune NK no transplante MHC-mismatch está associada a um
poderoso efeito enxerto-contra-leucemia (GVL), mas não há um papel definido
das células NK no transplante MHC idêntico aparentado. Foram analisados 21
pacientes não consecutivos submetidos a transplante de células tronco
hematopoéticas (10 autólogos e 11 alogênicos aparentados). No pós-
transplante, a partir do momento em que o paciente atingisse 0,45 x 10
3
/µl
leucócitos foram realizadas duas coletas de sangue com intervalo de sete dias,
com o intuito de avaliar a reconstituição imune inicial no período da pega. Em
cada coleta foram quantificadas as populações de células NK e NKT e
138
verificada a variabilidade destas populações entre as coletas, bem como suas
correlações com pega e diagnóstico de GVHD agudo e GVHD crônico. No
grupo total de pacientes a correlação entre células NK com variação positiva no
período das coletas e pega foi significativa (r=0,48; p<0,05), essa correlação
não se manteve significativa na análise do grupo autólogo (r=0,27; p=0,55),
mas se mostrou mais importante no grupo alogênico (r= 0,51; p=0,11). Não
houve associação significativa das populações NK e NKT e GVHD agudo. A
associação entre células NK com variação positiva no momento da pega e
diagnóstico de GVHD crônico foi significativa (p<0,05) o mesmo acontecendo
com a correlação entre variação positiva de células NKT e GVHD crônico (p<
0,05). Baseados nos nossos resultados, concluímos que o aumento
quantitativo na população de células NK e NKT no período da pega pode ter
relação com o desenvolvimento de GVHD crônico.
Palavras-chave: células natural killer; reconstituição imune; GVHD agudo;
GVHD crônico; pega.
139
Introdução
As células NK são linfócitos do sistema imune inato fundamentais na
defesa contra patógenos infecciosos e transformações malignas, através da
elaboração de citocinas e atividade citolítica
1
.
As células NK humanas correspondem a 10-15% dos linfócitos totais e são
identificadas pela expressão do antígeno de superfície CD56 e a ausência do
CD3. Funcionalmente as células NK são uma fonte importante de citocinas
imunorregulatórias (interferon gama [INF-γ]; fator de necrose tumoral alfa
[TNFα]; fator estimulador de colônia granulocítica-macrofágica [GM-CSF]) e
interagem com outras células do sistema imune para montar resposta imune
adaptativa ou antígeno específica. Além disso, as células NK têm a habilidade
de destruir células alvo diretamente, bem como de mediar citotoxicidade celular
dependente de anticorpo (ADCC).
2,3
As células NK foram descritas originalmente por sua capacidade de
destruir tumor e células infectadas por vírus sem estimulação prévia.
Identificamos duas populações de células NK de acordo com a
intensidade de expressão do CD56. As células CD56 que expressam
intensamente CD56(CD56
bright
) correspondem a 10% destas células e são
chamadas de NK imunorregulatórias, exibindo alta produção de citocinas,
expansão in vitro e in vivo com pequenas doses de interleucina-2 (IL-2) e baixa
atividade citotóxica sendo mediadores menos efetivos de ADCC e
citotoxicidade natural. A população de NK com alta capacidade citotóxica se
caracteriza por baixa expressão de CD56(CD56
dim
), corresponde a 90% da
população NK, tem produção de citocinas negligenciável e pequena
proliferação em resposta a altas concentrações de IL-2. Após tratamento com
IL-2 in vitro e in vivo as duas subpopulações demonstram níveis similares de
citotoxicidade
4
.
140
Não se sabe se estas duas populações são subtipos diferentes de
células que compartilham um precursor comum ou se são estágios diferentes
da maturação NK com funções adaptativas diferentes.
Recentemente a heterogeneidade das células NK adultas tem sido
reconhecidas, mas o significado in vivo dessas populações bem como suas
interações continuam indefinidos.
2
Glicoproteínas classe I do complexo maior de histocompatibilidade
(MHC) são importantes em controlar as funções efetoras das células T
citotóxicas e das NK. Entretanto, diferentemente dos linfócitos T, que
reconhecem o antígeno como um fragmento de peptídeo ligado ao MHC,
células NK permanecem funcionais na ausência de proteínas do MHC classe I
nas células alvo. A imunidade de células T e NK são braços complementares
da resposta imune celular, ou seja, as células T reconhecem e são ativadas por
alvos que expressam complexos peptídeo-MHC, ao contrário, as células NK
destroem alvos que perderam a expressão MHC classe I. Uma vez que a NK
contate o seu ligante MHC classe I, são gerados sinais ativadores ou inibitórios
dependendo do seu receptor, levando à lise ou inibição da lise da célula alvo
5
.
Estes sistemas de ativação e inibição constituem a base da hipótese do
“missing-self
6,7
” que postula a função das células NK como reconhecedoras e
destruidoras de células autólogas que tenham perdido ou alterado suas
moléculas MHC classe I. Embora tolerantes com células normais autólogas as
células NK podem reconhecer e atacar células infectadas por vírus e células
transformadas (tumorais) que tenham reduzido sua expressão de MHC classe
I
3
.
Os receptores de superfície que inibem e/ou ativam as células NK a
destruírem células alvo são receptores killer imunoglobulin like (KIRs), lecitinas
e receptores de citotoxicidade natural (natural citotoxic receptors - NCRs). Os
sinais inibitórios das células NK são mediados por KIRs e receptores C-lecitina-
141
like heterodiméricos CD94:NKG2A, que interagem com as moléculas MHC
classe I nas células alvo. A ausência de ligação resulta na destruição da célula
alvo
8
.
A aloreatividade das células NK poderia ser amplamente definida como
qualquer efeito das células NK contra células baseado em alguma forma de
aloreconhecimento
9
. De acordo com a tipificação MHC classe I do doador e do
receptor, a aloreatividade NK pode ser esperada, ou seja, ausência de inibição
das células NK do doador e conseqüente destruição celular, quando os KIRs
respectivos não estão expressos nas células do receptor. As regiões
cromossômicas que codificam KIR e HLA são independentes, e estudos sobre
o efeito do padrão KIR doador-receptor no resultado do transplante baseado na
presença ou ausência do ligante tem sido realizados.
Transplante haploidêntico de células tronco de doadores aparentados
mismatch é opção terapêutica para pacientes que não tenham doador
aparentado idêntico ou não aparentado compatível. A maioria dos pacientes
terá um doador haploidêntico que é um doador (irmão, pais ou outro familiar)
que compartilha um dos dois haplótipos MHC.
Estudos em humanos demonstram um efeito positivo da disparidade
MHC/KIR em relação ao transplante haploidêntico de células tronco.
As células NK já foram implicadas na rejeição de enxerto em murinos
(fenômeno da resistência híbrida)
7
, mas a relevância deste fenômeno em
humanos é controversa
10,11,12
.
Por outro lado, alguns estudos reforçam a idéia de que as células NK
poderiam promover a pega do enxerto em murinos
13,14
.
142
Nos transplantes haploidênticos com disparidade MHC/KIR em murinos
sugeriu-se que as células NK além de facilitarem a pega, preveniam a GVHD
aguda
10,15
.
Em 1993 Murphy
16
propôs o conceito ”efeitos bidirecionais das células
NK na hematopoese”, onde as células NK podem ser benéficas ou deletérias
no transplante de medula óssea, dependendo do seu genótipo e estado de
ativação. Este conceito é confirmado pelo atual conhecimento do mecanismo
de ativação e inibição das células NK e suas respostas efetoras.
As células NK podem no máximo contribuir, mas não causar a GVHD
aguda, tendo a possibilidade teórica tanto de promover quanto de proteger do
GVHD agudo através da regulação na produção de citocinas como INF-γ e
TNFα.
15,17,18,19
.
De modo geral, após o transplante de células tronco hematopoéticas a
contagem das células NK se recupera a níveis normais em um a dois meses,
independente do tipo de transplante, fonte de célula-tronco, idade do doador e
GVHD. O tipo de NK predominante na recuperação inicial pós-transplante é a
NK com perfil imunoregulatório.
2,20,21,22
A reconstituição concomitante da celularidade NK e de sua atividade
citotóxica foi demonstrada em transplante haploidêntico. Atividade lítica
precoce das NK foi também detectada um mês após transplante de células de
cordão umbilical. No entanto, a capacidade de lise das células NK está
atenuada em pacientes após o transplante de células progenitoras periféricas
autólogo e alogênico.
20
A reconstituição imune NK no transplante MHC-mismatch está
associada a um poderoso efeito enxerto-contra-leucemia (GVL), mas não há
um papel definido das células NK no transplante MHC idêntico aparentado
23
.
143
O objetivo desse estudo foi verificar a recuperação quantitativa precoce das
células NK em transplantes autólogos e alogênicos aparentados no período
peripega e sua relação ou não com a pega. Outro objetivo foi verificar se existe
relação da recuperação quantitativa precoce das células NK com o
desenvolvimento de GVHD agudo e/ou crônico nos transplantes alogênicos
aparentados.
Pacientes e Métodos:
Pacientes: De novembro de 2001 a outubro de 2004 foram analisados
21 pacientes não consecutivos submetidos a transplante autólogo ou alogênico
aparentado de células tronco hematopoéticas no Centro de Transplante de
Medula Óssea do Serviço de Hematologia e Tranplante de Medula Óssea do
Hospital de Clínicas de Porto Alegre.
As características dos pacientes estão descritas na tabela 1 e 2. Todos
os pacientes assinaram termos de consentimento para participar da pesquisa.
Todos os pacientes submetidos a transplante alogênico eram match 6/6
e receberam enxerto doado por irmãos. Todos os pacientes do grupo alogênico
receberam profilaxia para GVHD com ciclosporina e metotrexate.
Os pacientes pós-transplante autólogo que na reavaliação de prontuários em
dezembro de 2005, não se sabiam vivos ou mortos, foram pacientes
encaminhados de outros serviços para transplante e haviam retornado aos
seus serviços de origem para seguimento.
Coletas de sangue: Após o transplante, a partir do momento em que o
paciente atingisse 0,45 x 10
3
/µl leucócitos foram feitas duas coletas de 20 ml
de sangue via catéter central com intervalo de sete dias. O gatilho para o início
da coleta de 0,45 x 10
3
/µl leucócitos foi determinado por dois motivos: esse foi
o mínimo em termos de quantidade de leucócitos em que pudemos fazer
separação de células mononucleares de maneira adequada e fazendo duas
144
coletas a partir deste momento, a chance de anlisarmos o momento da pega
aumentava consideravelmente. A maioria dos trabalhos analisa células NK a
partir de trinta dias pós-transplante e não em um período de reconstituição
imune tão inicial.
Separação das células mononucleares: Imediatamente após a coleta,
as amostras de sangue foram centrifugadas com Ficoll-Hypaque possibilitando
a separação de mononucleares. A fração resultante foi lavada com solução de
Hank, ressuspendida em uma concentração de 1,5 x 10
6
/ml em meio IMD
(Iscoves Modified Dulbeccos Médium), enriquecido com soro fetal bovino
24
.
Determinação dos subtipos celulares: A contagem total de leucócitos
foi determinada por contador automático (Culter Counter,USA) e a contagem
diferencial por exame microscópico. As células mononucleares separadas
foram submetidas a imunofenotipagem por citometria de fluxo com duas cores
com diversos anticorpos (BD) contra antígenos de superfície, conforme técnica
já anteriormente descrita
55
em citômetro de fluxo FACScan. Os pares de
anticorpos utilizados foram: CD56/CD57, CD56/CD33 para células NK;
CD56/CD3 para célula NKT; CD34/CD7 para células- tronco e CD45/CD14
para monócitos. Foram utilizados IgG1/IgG2 murinos para subtração de
fluorescência não específica.
Para calcular os números absolutos dos subgrupos celulares, a percentagem
das células com marcação positiva foi multiplicada pelo número de
linfomononucleares absolutos no sangue periférico, após subtração das células
com marcação CD14
+
.
Células NK: Foram consideradas células NK, todas as células CD56
+
.
Foi realizada média das populações de células NK levando em consideração
as marcações positivas de CD56 nos pares CD56
+
/CD3
-
, CD56
+
/CD57
-
,
CD56
+
/CD33
-
e marcação positiva CD56 nos pares com dupla marcação
positiva CD56
+
/CD3
+
, CD56
+
/CD57
+
, CD56
+
/CD33
+
.
145
ΔNK, ΔNKS, ΔNKP: Foi criada a variável ΔNK que significa a variação
quantitativa de células NK entre as duas coletas (ΔNK= NK da coleta 2 - NK da
coleta 1). Valores negativos a zero foram considerados como ausência de
progressão quantitativa entre as duas coletas (ΔNKS), valores positivos foram
considerados como progressão quantitativa entre as duas coletas (ΔNKP).
Células NKT: Foram consideradas células NKT a população com
marcação CD56
+
/CD3
+
.
ΔNKT, ΔNKTS, ΔNKTP: Foi criada a variável ΔNKT que significa a
variação quantitativa de células NKT entre as duas coletas (ΔNKT= NKT da
coleta 2 - NKT da coleta 1).Valores negativos a zero foram considerados como
ausência de progressão quantitativa entre as duas coletas (ΔNKTS), valores
positivos foram considerados como progressão quantitativa entre as duas
coletas (ΔNKTP).
Determinação de pega do enxerto: Foi definido como pega o que de
hábito costuma-se considerar, ou seja, após o transplante, contagem de
granulócitos > ou = a 0,5 x 10
3
/µl durante três dias consecutivos.
Determinação de GVHD agudo e crônico: Em novembro de 2005
foram avaliados os prontuários dos 21 pacientes da pesquisa e levantados
dados sobre diagnóstico de GVHD agudo e crônico. Os diagnósticos foram em
sua grande maioria clínicos. No GVHD agudo foram usados os critérios da
conferência de consenso da graduação de GVHD agudo
25
e para GVHD
crônico foram usados os termos limitada ou extensa
26
, visto que no momento
da análise deste estudo, ainda não havia sido lançada a sugestão do NIH para
nova classificação de GVHD crônico
27
.
Análise estatística: Todos os dados foram analisados usando o
programa SPSS para Windows versão 12.0 (SPSS,Chicago,IL). Os valores
estão descritos como mediana e intervalo interquartílico (percentis 25-75).
146
Análise do chi-quadrado e teste exato de Fischer foram utilizados para
determinar as relações entre variáveis nominais. O teste de Mann-Whitney foi
usado para comparação de variáveis contínuas e o coeficiente de correlação
de Spearman (r) foi usado para verificar associação entre variáveis. O nível de
significância foi determinado como p< 0,05.
Resultados: Foram estudados 21 pacientes. 10 pacientes foram
submetidos a transplante autólogo e 11 a transplante alogênico. No grupo dos
pacientes do transplante alogênico foram realizadas duas coletas em cada
paciente, no grupo do autólogo em oito pacientes foram realizadas duas
coletas e em dois pacientes foi realizada uma coleta em cada um. (Vide tabela
1 e 2)
A mediana de leucócitos totais e de dias pós-transplante nas coletas no
grupo total, no grupo do autólogo e no grupo do alogênico, está descrita na
tabela 3.
Na reavaliação dos prontuários em novembro de 2005, foram levantadas
as taxas de óbito (as causas dos óbitos estão na tabela 2). No grupo dos 21
pacientes, cinco morreram. No grupo do alogênico quatro pacientes foram a
óbito, dois por morte relacionada ao transplante e dois por recaída, no grupo de
10 pacientes do transplante autólogo, tivemos seguimento de cinco pacientes e
destes, um morreu por recidiva de doença, não houveram mortes relacionadas
ao transplante.
Células NK: A mediana das células CD56
+
de cada grupo nas duas
coletas estão descritas na tabela 3. Não houve diferença estatisticamente
significativa no número de células NK comparando os dois grupos tanto na
primeira quanto segunda coleta (primeira coleta p=0,512 e segunda coleta p=
0,126).
147
Δ Células NK: No grupo total a mediana de ΔNK foi 5,3(-1,25 ;7,9), no
grupo do autólogo a mediana do ΔNK foi -0,1(-0,84;5,0) e no grupo do
alogênico foi de 2,98(-2,49;16,93), a diferença entre os dois grupos não foi
significativa (p= 0,425) (tabela 3).
Células NKT e ΔNKT: A mediana das NKT em cada grupo específico
está descrita na tabela 3. A diferença entre os grupos de transplante autólogo e
alogênico em relação à NKT não foram significativas nem na primeira coleta
(p=0,089), nem na segunda coleta (p= 0,750).
Os valores de ΔNKT em relação a cada grupo estão descritas na tabela
3. Em termos de ΔNKT a diferença entre o grupo do autólogo e o grupo do
alogênico não foi significativa (p= 0,375).
PEGA: Do grupo total de vinte e um pacientes, 16 coincidiram a data de
pega com o período da análise. No grupo de dez pacientes submetidos a
transplante autólogo, quatro pacientes não coincidiram a pega com o período
da análise e no grupo de onze pacientes submetidos a transplante alogênico,
somente um paciente não coincidiu o momento da pega com o período da
análise.
A mediana de pega dos grupos está na tabela 3. Em relação a todo o
grupo (21 pacientes), a correlação entre pega e mediana total das células NK
(mediana das NK na primeira e segunda coleta) foi não significativa (p= 0,187),
a correlação entre pega e mediana de NK na primeira coleta foi não
significativa (p= 0,942), a correlação entre pega e mediana de células NK na
segunda coleta foi não significativa (p= 0,150).
No grupo total, a correlação entre ΔNK e pega foi significativa (r=0,48;
p<0,05), ou seja, quanto maior a variabilidade dos valores quantitativos das
células NK entre a primeira e a segunda coleta, mais tardia a pega.
148
No grupo do transplante autólogo e alogênico foram analisadas as
mesmas correlações. No grupo do autólogo a correlação entre ΔNK e pega,
não foi importante (r=0,27; p=0,55), contudo no grupo do alogênico apesar do
coeficiente de correlação não ser estatisticamente significativo (p=0,112) o r foi
de 0,51. A partir desta informação podemos inferir que o coeficiente de
correlação estatisticamente significativo do grupo total, esteja relacionado aos
valores do grupo alogênico e que aumentando o número de pacientes neste
grupo talvez obtivéssemos a mesma magnitude de correlação observada no
grupo total.
Verificou-se também a correlação de pega e células NKT, no grupo total
não houve correlação significativa, tampouco no grupo do autólogo. No grupo
do alogênico a correlação entre pega e ΔNKT foi = 0,06 com uma significância
limítrofe, mas sem atingi-la.
Dose de CD34: A mediana das doses de CD34x10
6
/quilo, infundidas em
cada grupo estão descritas na tabela 3. No grupo dos 21 pacientes a
correlação entre pega e dose de CD34 foi não significativa (p = 0,248). Neste
mesmo grupo a correlação entre dose de CD34 e mediana de células NK na
primeira e segunda coleta não foi significativa (p= 0,480 e p= 0,922,
respectivamente) .
Não houve correlação significante entre dose de CD34 e NKT na
primeira (p= 0,989) e segunda coleta (p= 0,480), tampouco no relativo à
correlação entre dose de CD34 e ΔNKT (p= 0,357).
No grupo do transplante autólogo também não foram observadas
correlações significativas entre dose de CD34 e mediana de NK na primeira e
segunda coleta (p= 0,374 e p= 0,645), o mesmo ocorreu na correlação com
ΔNK e ΔNKT (p= 0,879 e p= 0,760).
149
No grupo do alogênico também não houve correlação significativa entre
dose de CD34 e NK na primeira coleta (p= 0,631), NK na segunda coleta
(p=0,873). A correlação neste grupo entre dose de CD34 e ΔNK e entre dose
de CD34 e ΔNKT não foram significativas (p= 0,894 e p= 0,284
respectivamente).
Nos dados analisados não foi estatisticamente significante a relação
entre dose de CD34 infundida no enxerto e nenhum dos subtipos celulares
estudados em todos os grupos de pacientes.
GVHD Agudo (aGVHD): Conforme o esperado, não foi observado
nenhum caso de GVHD agudo no grupo dos pacientes com transplante
autólogo.
Dos onze pacientes submetidos a transplante alogênico, quatro
desenvolveram GVHD agudo graus I a II (36,36% dos casos) e um paciente
desenvolveu GVHD grau III a IV (9,09% dos casos). 45,45% da população
submetida a transplante alogênico desenvolveu algum grau de GVHD agudo.
As associações entre GVHD agudo e pega e GVHD agudo e dose de CD34
não foram significativas, p=0,719 e p=0,153, respectivamente.
Em relação a células NK, obtivemos os seguintes resultados nas
associações: associação entre aGVHD e NK na primeira coleta p=0,069,
aGVHD e NK na segunda coleta p=0,657, aGVHD agudo e mediana de NK
entre primeira e segunda coleta p=0,215, aGVHD e ΔNK p= 0,257 nenhuma
das associações alcançou significância estatística.
Também com a população de células NKT as correlações com aGVHD não se
mostraram estatisticamente significativas: associação entre aGVHD e NKT na
primeira coleta p=0,398, aGVHD e segunda coleta p=0,586 e aGVHD e ΔNKT
p=0,961.
150
GVHD Crônico (cGVHD): De acordo com o esperado, não foi
observado nenhum caso de GVHD crônico no grupo dos pacientes com
transplante autólogo, todos os casos observados foram no grupo dos pacientes
submetidos a transplante alogênico
29
.
Destes pacientes, sete desenvolveram GVHD crônico (63,63%), sendo seis
pacientes com GVHD crônico limitado (54,54%) e um paciente com GVHD
crônico extenso (9,09%).
A análise das associações no grupo dos pacientes com cGVHD foi
extremamente interessante. A associação de cGVHD com dose de CD34 não
foi significativa p=0,488, em compensação entre cGVHD e pega foi significativa
com p<0,05, ou seja, pacientes com cGVHD tiveram pega mais tardia (Gráfico
1).
Em relação a células NK a associação entre cGVHD e NK na primeira
coleta não foi significativa (p=0,85), mas na segunda coleta a associação com
NK teve p=0,056. A associação entre cGVHD e mediana de NK entre a
primeira e a segunda coletas não foi significativa(p=0,255). A associação entre
cGVHD e ΔNK foi significativa(p<0,05).
Em relação a células NKT, obtivemos os seguintes resultados: a
associação entre cGVHD e NKT na primeira e segunda coletas não foi
significativa (p=0,36 e p=0,37, respectivamente). A associação entre cGVHD e
ΔNKT apesar de não ser estatisticamente significativa teve um p=0,085 (Vide
tabela 4).
A associação entre cGVHD e ΔNKP foi estatisticamente significativa
(p<0,05), dos sete pacientes com cGVHD, todos aumentaram a quantidade de
células NK(CD56
+
) da primeira para a segunda coleta (Gráfico 2).
A associação entre cGVHD e ΔNKTP também foi estatisticamente
significativa (p<0,05), dos sete pacientes com cGVHD, seis aumentaram a
151
quantidade de células NKT(CD56
+
/CD3
+
) da primeira para a segunda coleta
(Gráfico 3).
Discussão
Embora muito se tenha aprendido sobre a biologia das células NK nos
últimos anos, ainda existem muitas lacunas na nossa compreensão sobre o
desenvolvimento dos subtipos maduros de células NK a partir dos progenitores
hematopoéticos, mecanismos de aquisição de auto-tolerância, modulação dos
receptores de células NK e os mecanismos de interação entre as células NK
com células-alvo e com outras células do sistema imune
2
.
No nosso estudo em pacientes submetidos a transplante alogênico
aparentado encontramos uma tendência não estatisticamente significativa na
correlação entre variabilidade quantitativa de células NK e NKT e pega mais
tardia. Também encontramos neste grupo de pacientes associações
estatisticamente significativas entre variabilidade das populações de células NK
e células NKT com progressão no período da pega e diagnóstico de GVHD
crônico. Todos os pacientes com GVHD crônico tiveram pega mais tardia
(p<0,05).
Por causa da sabida citotoxicidade das células NK, seria lógico pensar
que as células NK residentes na medula óssea, poderiam reconhecer e
eliminar células-tronco hematopoéticas alogênicas, através de mecanismos
citolíticos, mas se demonstrou em camundongos que a população de células
tronco não é afetada diretamente pelas células NK, o mesmo ocorrendo em
experiências in vitro
29,30
.
Não se sabe até hoje, qual célula promove a pega no transplante.
Alguns modelos murinos sugerem que as células NK do doador são críticas
para a pega, enquanto outros estudos implicam a célula T CD8+ neste
contexto. Não existem dados em humanos que impliquem diretamente as
152
células NK com a pega ou mesmo com rejeição em transplantes de células
tronco
11, 12, 16
.
Evidência direta de envolvimento das células NK do receptor com
rejeição do enxerto, ainda não foi encontrada, mas o fenômeno da resistência
híbrida é frequentemente lembrado como evidência para rejeição mediada por
NK. Acredita-se que seu papel neste contexto é de pouca importância, visto
que a resistência híbrida só ocorre quando é infundido um número pequeno de
células do doador, e que não ocorre usualmente em transplantes. A relevância
do fenômeno da resistência híbrida em humanos é controversa
10, 11, 12
.
Não encontramos na literatura referência à correlação entre células NK e
pega mais tardia.
Alguns estudos reforçam a idéia que as células NK podem promover a
pega, em camundongos, a administração precoce de células NK ativadas
(LAK), após o transplante de medula óssea alogênico, leva a pega mais rápida
e menor rejeição, especialmente após depleção T.
Existem diversos estudos discordantes sobre o efeito das células NK em
culturas celulares de medula óssea autóloga e alogênica, provavelmente
devido a condições particulares das culturas envolvidas e dos difrentes
estágios de ativação das células NK analisadas
14
.
As células NK podem ser inibitórias ou estimulatórias para a
hematopoese de acordo com a sua diversidade de receptores. Tendo em mãos
o conhecimento sobre o funcionamento dos receptores de células NK e seus
processos de ativação e inibição, tornam-se mais compreensíveis os resultados
153
aparentemente contraditórios do efeito das células NK sobre a hematopoese in
vitro
7, 31
.
Atualmente os mecanismos de ativação ou inibição dos receptores das
células NK e seu papel nos diferentes tipos de transplantes têm sido
extremamente discutidos. Estudos em humanos demonstram um efeito positivo
da disparidade MHC/KIR em relação ao transplante haploidêntico de células
tronco. Em pacientes com LMA foram notáveis menores taxas de recaída do
que o esperado, menor taxa de rejeição do enxerto e redução de taxas de
GVHD agudo, quando o enxerto haploidêntico possuía KIRs inibitórios para os
quais o receptor não tinha ligante, as taxas de GVHD crônico neste grupo de
pacientes não foram reportadas
15
.
Em transplantes não-relacionados com incompatibilidade de recpetores
KIR foram observadas melhora da sobrevida e taxas menores de GVHD agudo,
com taxas comparáveis de GVHD crônico
28, 32
. Pacientes com LMA e SMD
submetidos a transplantes HLA compatíveis aparentados com
incompatibilidade KIR demonstraram resultados superiores, não foram
descritos taxas de GVHD agudo e crônico neste grupo
33,34
.
Os resultados do nosso trabalho em pacientes submetidos a transplante
HLA-compatível aparentado demonstram associação estatisticamente
significativa entre aumento quantitativo das células NK no período da pega e
desenvolvimento de GVHD crônico.
Seria sem dúvida interessante correlacionarmos este achado com o grau
de incompatibilidade KIR receptor/doador neste grupo, para verificarmos se
esta correlação com GVHD crônico está relacionada à interação dos receptores
NK ou simplesmente a relação das células NK com outras células do sistema
imune promotoras de GVHD. A partir destes resultados a tipificação de HLA-C
tornou-se parte da rotina em nosso serviço.
154
Sabemos que o GVHD crônico está associado com células T aloreativas
(helper e citotóxicas), células supressoras não específicas, macrófagos
secretores de TNF-α e células T autoreativas. Em humanos, o GVHD crônico
pode envolver alterações no equilíbrio entre células Thelper do tipo
1/Tcitotóxica do tipo 1(Th1/Tc1) e células T helper do tipo 2/T citotóxica do tipo
2 (Th2/Tc2), com resposta predominante Th1/Tc1 caracterizada por um padrão
de produção aberrante de INF-γ, sem produção de IL-2. A presença
consistente de autoanticorpos contra proteínas do citoesqueleto (tubulina,
actina, miosina) indiretamente dá suporte ao efeito de células Th2 no GVHD
crônico. Aparentemente, o GVHD crônico em humanos pode apresentar-se
com predominância Th1/Tc1 ou Th2/Tc2 e uma ou outra predominância podem
produzir diferentes quadros clínicos
35
. De modo geral O GVHD crônico tem sido
associado com aumento nas populações CD8+ e redução na proporção de
células NK (CD3-/CD16-/CD56+) no sangue
28
.
Em relação aos transplantes HLA-idênticos, as células NK em
recuperação expressam um fenótipo imaturo com baixos níveis de CD16 e
moléculas KIR e alta expressão de receptores inibitórios CD94/gNKG2A. O
perfil de recuperação inicial das células NK é de 90% de NK imunoregulatórias
(CD56bright/CD16dim/neg) e 10% de NK citotóxicas (CD56dim/CD16bright) e
após seis meses do transplante as populações se invertem e passam a
representar as frequências normais de população NK com a mesma expressão
KIR do doador (90% de células NK citotóxicas para 10% de células NK
imunoregulatórias)
2, 4
.
Células NK com perfil imunoregulatório podem produzir citocinas tipo 1
ou tipo 2 em abundância após estimulação de monocinas in vitro. Por exemplo,
co-estimulação com IL-15, levou a produção de citocinas tipo 2 pelas NK
imunoregulatórias(IL-10 e IL-13) e co-estimulação com IL-12 otimizou a
produção de citocina tipo 1(INF-γ)
4
. Embora essas duas monocinas tenham a
capacidade de induzir produção de citocina tipo 1 ou citocina tipo 2, a
quantidade de cada uma e a presença de outras citocinas podem promover
155
uma resposta preponderante. As características das citocinas induzidas por
infecção podem ditar a produção de citocinas tipo 1 ou tipo 2 pelas células NK
imunoregulatórias, que podem, em parte, influenciar a produção de uma
resposta T helper
4
. Poderíamos pensar o mesmo em termos de resposta NK
imunoregulatória a citocinas induzidas por infecção ou mesmo GVHD agudo e
propensão ao surgimento de GVHD crônico?
Sabemos que o subtipo de célula NK que primeiro se recupera e em
abundância é a NK imunoregulatória e que seis meses pós-transplante ela
passa a representar somente 10% da população de células NK
2
, mas nos
indivíduos que desenvolveram GVHD crônico a dinâmica seria a mesma?
Atualmente não existem respostas para estas perguntas.
A fisiopatogenia do GVHD crônico é desconhecida se comparada a do
GVHD agudo e o entendimento atual da etiologia do GVHD crônico em
humanos baseia-se no conhecimento que células T patogênicas do doador
proliferam em resposta a aloantígenos ou autoantígenos não verificados pelo
timo normal ou mecanismos de deleção periféricos. Células críticas na
promoção de tolerância podem estar ausentes no doador ou receptor. Essas
células T patológicas atacam diretamente tecidos alvo através de ataque
citolítico, secreção de citocinas inflamatórias e fibrosantes, ou produção da
ativação de células B e produção de autoanticorpos. O dano tecidual leva a
fibrose e disfunção
28,36
.
O timo tem um papel crítico na prevenção da autoimunidade, via
eliminação de células T autorreativas. Isso sugere que a GVHD crônica é
causada por células T autorreativas que escapam da seleção negativa no timo,
que está lesado pelos regimes de condicionamento, GVHD aguda e/ou atrofia
relacionada à idade. O GVHD crônico que ocorre geralmente meses após o
transplante, pode ser secundário a resposta imune Th2 a células T CD4+ do
doador, que escaparam da seleção tímica negativa e que permanecem
reconhecendo antígenos MHC apresentados pelas APC do receptor. Estas
156
células T CD4+ auxiliam as células B do receptor a sintetizar anticorpos contra
vários antígenos teciduais do receptor
37, 38, 39
.
Diferentemente dos linfócitos T, as células NK no máximo contribuem e
não causam GVHD. As células T podem recrutar células NK, estimulam
resposta imune através de liberação de citocinas e possivelmente contribuem
para o dano tecidual através da produção de citocinas inflamatórias e óxido
nítrico
11
.
Em modelos murinos a infusão de células NK/ANK não causa GVHD
comparadas à infusão de linfócitos citotóxicos e conforme a compatibilidade
KIR receptor/doador a transferência de células NK pode ser um fator de
proteção para GVHD agudo
11,15
.
Contudo, infecções virais podem estimular células NK a produzir INF-γ e
especula-se se esta reação poderia ser o fator principal da exacerbação de
GVHD agudo que ocorre em vigência de infecções virais
11
.
Teoricamente as células NK podem regular os três processos efetores
da célula T patológica que originam o dano tecidual no GVHD crônico: ataque
citolítico, secreção de citocinas inflamatórias e fibrosantes e produção da
ativação de células B com produção de autoanticorpos.
As células NK exercem um papel regulatório na produção de linfócitos T
citotóxicos e na produção de anticorpos por linfócitos B.
Séries de experimentos com rigorosa depleção NK foram realizados
para reavaliar o papel das células NK na geração de linfócitos T citotóxicos
(CTLs). Em culturas mistas de linfócitos para a geração de CTLs humanas
157
aloantígeno-específicas CD8
-
, foi demonstrado que células NK CD3
-
/CD16
+
/CD56
+
eram requisito na indução de CTLs efetoras. O componente NK
destas culturas parece determinar se as células TCD8
+
estimuladas por
antígeno vão simplesmente proliferar, mas não se diferenciar (na ausência de
células NK) ou proliferar e diferenciarem-se em CTLs efetoras citolíticamente
ativas (na presença de NK)
40
.
Romagnani
41
propôs que a resposta imune inata, incluindo a atividade
de células NK, determina o fenótipo da resposta imune subseqüente das
células TCD4
+
. Desafios antigênicos de células TCD4
+
, associados com
ativação NK produzem uma cascata de eventos que levam ao desenvolvimento
de resposta Th1 ou mudança de perfil Th2 para Th1. A remoção do sangue
periférico de mononucleares que expressem CD16
+
, reduz a habilidade de
fatores estimuladores de NK fazerem a mudança de células TCD4
+
alergeno-
específicas com perfil fenotípico Th2 para Th1. Um fenômeno similar ocorre em
pacientes com dermatite atópica grave e deficiência funcional de células NK
que demonstram uma diferenciação predominantemente Th2. Cabe aqui,
relembrar que em GVHD crônico temos redução de células NK circulantes e
freqüentemente apresentações clínicas que remontam a resposta imune Th2
40
.
As células NK têm a capacidade de regular produção de anticorpos positiva ou
negativamente. A regulação positiva tem efeito direto nos linfócitos B, a
regulação negativa é feita de maneira indireta e requer fator de crescimento
conversor β (TGF-β) para co-estimulação de células TCD8
+
para realização de
regulação negativa.
Células NK podem funcionar como células apresentadoras de antígeno
e podem induzir linfócitos B em repouso a secretarem IgG e IgM (não precisam
de ativação para esta indução). Existem evidências consideráveis de que
células NK podem induzir e/ou promover a produção de anticorpos de uma
maneira independente das células T
42
.
158
Do ponto de vista de regulação negativa de produção de anticorpos, as
células NK embora por si só possam estimular a produção de anticorpos,
quando colocadas em cultura com células TCD8
+
, aumentam a produção de
TGF-β que serve como um importante fator co-estimulador para células TCD8
+
desenvolverem atividade supressora. Em humanos, as células NK circulantes
parecem ser a maior fonte de TGF-β ativo.
Em doenças autoimunes a regulação negativa de produção de
anticorpos das células T está prejudicada por razões pouco entendidas. As
células T de indivíduos com LES sustentam ao invés de suprimirem a produção
de anticorpos.
IL-2 e TNF-α podem aumentar a produção de TGF-β derivada de
linfócitos, o INF-γ tem efeitos mínimos e a IL-10 é inibitória para produção de
TGF-β. O efeito negativo da IL-10 na produção de TGF-β, pode ser secundário
aos seus efeitos inibitórios na biossíntese de IL-2 e TNF-α..
No Lupus Eritematoso Sistêmico (LES), a produção de TGF-β pelas
células NK está diminuída, fato consistente com relatos de que nessa doença a
função de célula NK está geralmente diminuída
43
. É possível que as células NK
tenham um papel importante na infra-regulação da resposta imune anti-self e
non-self in vivo, via produção de TGF-β
43
.
Além de suas atividades citotóxicas, as células NK parecem ter um
papel importante na regulação imune, limitando a resposta a antígenos
estranhos e prevenindo a autoimunidade
42
.
Estudos com pequeno número de pacientes sugerem que os níveis de
IL-10 circulantes em pacientes com GVHD crônico são baixos e TNF-α e TGF-
159
β1 são altos, contrastando com os modelos murinos de GVHD (que remontam
a fisiopatogenia do LES e apresentam características clínico-laboratoriais
diferentes do GVHD crônico em humanos), onde produção aumentada de IL-10
está associada com GVHD crônico e anticorpos anti-IL-10 podem bloquear
suas manifestações clínicas
28
.
No nosso estudo também encontramos correlação estatisticamente
significativa entre aumento quantitativo das células NKT (CD56
+
/CD3
+
) no
período peripega e desenvolvimento de GVHD crônico.
Células NKT são linfócitos T com atividade de células NK foram
identificados em tecidos murinos e humanos. Células NKT murinas, tipicamente
expressam marcadores fenotípicos encontrados em células T como CD3 e
receptor celular αßT(TCR), bem como os marcadores NK NK1.1 e DX5. Foram
descritas duas populações de NKT em murinos. Uma das subpopulações não
expressa CD4 e CD8 ou são CD4+, expressa um TCR invariável e foi
encontrada no fígado, timo, baço e medula óssea. Funcionalmente as células
NKT CD4+NK1.1 produzem grandes quantidades de interleucina 4(IL-4), na
sua ativação e tem um papel importante na regulação da resposta imune Th2.
As células NKT CD4+ são selecionadas positivamente pela molécula de MHC
classe I CD1d e então, associadas a ß2 microglobulina. Têm função importante
na regulação de resposta imune, inibição do desenvolvimento tumoral e
proteção contra o desenvolvimento de doenças auto-imunes. Foi observado
que em pacientes com esclerose sistêmica, lupus eritematoso, artrite
reumatóide e diabete tipo1 há redução seletiva deste tipo de célula
44
. Foi
descrito supressão de GVHD em murinos por este subtipo específico de célula
NKT
45,46,47
.
Em 2004 Hyray et al
48
publicaram estudo em humanos sobre a
recuperação deste subtipo de NKT, demonstrando que um mês pós transplante
as células NKT estavam reconstituídas no sangue periférico em receptores de
160
células progenitoras periféricas, enquanto que nos receptores de medula
óssea, permaneceram com níveis baixos por mais de um ano. Em pacientes
com GVHD agudo o número de células NKT CD4
+
e CD4
-
era menor
comparado a pacientes sem GVHD agudo. Em relação ao GVHD crônico os
receptores de medula óssea com GVHD crônico extenso tinham um número
significativamente menor de células NKT
49
.
Recentemente foi descrita uma segunda população de células NKT, que
expressa um repertório TCR variável e não é dependente de CD1d para sua
maturação e desenvolvimento. Essas células NKT foram encontradas no baço
e na medula óssea (1 a 3%) e expressam CD8 ou são duplo negativas para
CD4 e CD8. Esta subpopulação celular tem ação citotóxica potente in vitro ,
tem ação antitumoral e não causa GVHD significativo entre doador-receptor
haploidênticos em murinos
45,50
. O efeito GVL e de supressão de GVHD neste
subtipo celular é controverso e obviamente são necessários outros estudos
para determinar a importância desta população específica, inclusive como
célula potencial para uso em imunoterapia em doença autoimune, infecções e
em transplante de medula na indução de resposta Th2, com potencial uso no
tratamento e prevenção do GVHD
47,51,52,53,54
!
Conclusão
Com os dados levantados neste trabalho não conseguimos estabelecer
correlação significativa entre dosagem quantitativa de células NK, células NKT,
ΔNK, ΔNKT e pega, mas os resultados próximos da significância,
principalmente no grupo do alogênico, impõem a necessidade de mais
pesquisas no sentido de correlacionar variação das células NK e NKT no
período de recuperação imune inicial com pega, visto a controvérsia da ação
destas células quanto à prevenção ou promoção da pega
14
.
161
Com os dados analisados neste trabalho, não conseguimos estabelecer
associação significativa entre aGVHD e células NK, NKT bem como com ΔNK
e ΔNKT. Contudo, em relação ao diagnóstico de cGVHD parece haver
associação deste diagnóstico com aumento quantitativo de células NK e
células NKT no período peripega.
As correlações entre todas as variáveis envolvendo células NK, aGVHD,
cGVHD com a dose de CD34 infundida não foram significativas. As
associações significativas encontradas aparentemente estão relacionadas com
subtipos celulares estudados propriamente ditos e não à dose de células-tronco
hematopoéticas recebida com o enxerto.
No nosso estudo apenas quantificamos as células NK e as células NKT,
sem caracterizar células imunoregulatórias e citotóxicas na população NK e
subtipos de NKT, mas com o achado de associação significativa entre
progressão quantitativa de células NK e NKT no período da pega e
desenvolvimento de GVHD crônico, torna-se importante diferenciarmos os tipos
de NK e NKT quanto ao seu perfil quantitativo e qualitativo e se há diferença na
dinâmica de recuperação NK e NKT que justifique ação destas populações
celulares no conjunto de fatores que levam ao desenvolvimento do GVHD
crônico, já que existe razoável base teórica a favor desta hipótese, mas
nenhum estudo publicado questionando esta possibilidade.
A partir do nosso achado, é racional a realização de uma avaliação
quantitativa, qualitativa e funcional das células NK e NKT pré-transplante no
receptor e doador e no receptor na pega, trinta dias, três meses, seis meses e
um ano pós-transplante e também avaliação prospectiva da associação destes
dados com o diagnóstico de GVHD agudo e/ou crônico, em um grupo maior de
pacientes submetidos a transplante alogênico aparentado.
Nós verificamos progressão quantitativa de NK e NKT no período
próximo à pega, mas o que acontece com essas populações celulares deste
162
momento até o diagnóstico de GVHD crônico nos pacientes que desenvolvem
esta doença? Aparentemente, se o nosso achado for confirmado em grupos
com um maior número de pacientes, o estudo da dinâmica das populações de
células NK e NKT do momento da pega até um ano pós-transplante nos
permitirá, talvez, uma melhor compreensão da própria fisiopatogenia do GVHD
crônico.
163
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169
Tabela 1 – Características dos pacientes
Paciente Idade
no
TMO
Sexo Tipo de
transplant
e
Diagnóstico Regime de
Condicionamento
N
o
de
CD34x10
6
/quilo
infundidas
Pega
D+
Fonte de
HSC
1 47 M ALO LNH BUCY+TBI 5 12 PBSC
2 46 F AUTO MM MEL 200 2,5 15 PBSC
3 65 M AUTO MM MEL 200 2,93 12 PBSC
4 66 F AUTO MM MEL 200 2,5 12 PBSC
5 38 F AUTO LNH BEAM 2,82 12 PBSC
6 53 F AUTO MM MEL 200 12,8 15 PBSC
7 68 M AUTO MM MEL 200 3,27 14 PBSC
8 36 M ALO LLA-T CY+TBI 11,16 16 BM+PB
SC
9 41 M AUTO LMA BUCY 2,36 15 PBSC
10 46 M AUTO MM MEL 200 6,8 11 PBSC
11 45 M ALO LLA-Ph
+
MEL+ARAC+TBI 9,1 16 BM
12 35 M AUTO LNH BEAM 14 15 PBSC
13 34 M ALO LMC BUCY 5,7 22 BM
14 44 M ALO LNH MEL+FLUDARA 18,1 16 PBSC
15 33 M ALO LMC BUCY 3,53 22 BM
16 22 F AUTO LLA-T MEL+ARAC+TBI 6,15 10 PBSC
17 36 F ALO LMC BUCY 5,27 17 BM
18 36 M ALO LLA CY+TBI 7,35 21 BM
19 46 F ALO LMC BUCY 4,32 17 BM
20 35 F ALO LMA BUCY 4,42 20 BM
21 47 M ALO LMC BUCY 7,5 17 BM
ALO: alogênico; AUTO: autólogo; LNH: linfoma não-Hodgkin; MM: Mieloma Múltiplo;
LLA-T:leucemia linfocítica aguda T; LMA: leucemia mielóide aguda; LLA-Ph
+
: leucemia
linfocítica aguda Philadélfia positivo; LMC: leucemia mielóide crônica; LLA: leucemia
linfocítica aguda; BUCY: Bussulfan e ciclofosfamida; TBI: irradiação corporal total;
MEL: melfalan; BEAM:BCNU,etoposide,ara-c e melfalan; CY: ciclofosfamida; ARA-C:
citarabina; FLUDARA: fludarabina; HSC: células tronco hematopoéticas; BM: medula
óssea; PBSC: células progenitoras periféricas.
170
Tabela 2 – Características dos pacientes
ALO: alogênico; AUTO: autólogo; aGVHD: doença-do-enxerto-contra-o-hospedeiro
aguda; cGVHD: doença-do-enxerto-contra-o-hospedeiro crônica; N:não;
(I-IV):doença-do-enxerto-contra-o-hospedeiro aguda grau I a IV; N.S.: não sabido.
*apesar de diagnóstico anterior a D+100 foi considerado GVHD crônico pela
apresentação clínica e necessidade de tratatmento imunoterápico por período longo.
Paciente Tipo de
transplante
aGVHD
(I-IV)
cGVHD Data
diagnóstico
cGVHD
D+
Situação
na análise
em
dezembro
de 2005
Motivo
do
óbito
1 ALO II N - ÓBITO Sepse
2 AUTO N N - VIVO -
3 AUTO N N - N.S. -
4 AUTO N N - N.S -
5 AUTO N N - VIVO -
6 AUTO N N - VIVO -
7 AUTO N N - N.S. -
8 ALO II N - ÓBITO recaída
9 AUTO N N N.S. -
10 AUTO N N N.S. -
11 ALO N LIMITADO 232 ÓBITO recaída
12 AUTO N N - ÓBITO recaída
13 ALO N LIMITADO 207 VIVO -
14 ALO I N - VIVO -
15 ALO N LIMITADO 116 VIVO -
16 AUTO N N - VIVO -
17 ALO N LIMITADO 180 VIVO -
18 ALO N LIMITADO 294 VIVO -
19 ALO IV - - ÓBITO GVHD
IV
20 ALO N LIMITADO 212 VIVO -
21 ALO II EXTENSO 199 VIVO -
171
Tabela 3 – Tabela de medianas e intervalos interquartílicos (percentil
25;75)
D+: dias pós transplante; NK: Natural Killer; NKT: Natural KillerT; ΔNK: (NK da
Coleta 2 – NK da Coleta 1); ΔNKT: (NKT da Coleta 2 – NKT da Coleta 1).
Total Autólogo Alogênico
Pega (D+)
16(12;17) 13(11,75;15) 17(16;21)
CD34 x10
6
/quilo
5,2(3,10;8,25) 3,1(2,5;7,8) 5,7(4,42;9,01)
NK(CD56
+
)
9,4(4,9;17,6) 6,1(3,3;14,8) 10,38(6,35;23,13)
ΔNK
5,3(-1,25;7,9) -0,1(-0,84;5) 2,98(-2,49;16,93)
ΔNKT
0,005(-0,55;-1,51) -0,34(-0,89; 2,66) 0,17(0,00-1,47)
Coleta 1 Coleta 2 Coleta 1 Coleta 2 Coleta 1 Coleta 2
Data da
coleta(D+)
15(14;17) 23(18,5;24,5) 14(13,5;15,25) 21(16,75;24,25) 16(15;18) 23(22;25)
Leucócitos
x10
3
/µl
1,06
(0,74;2,29)
3,10
(1,30;4,99)
2,29
(1,54;3,30)
3,12
(0,97;6,15)
0,74
(0,57;1,06)
2,88
(1,3;3,4)
NK(CD56
+
)
6,2
(3,7;15,6)
7,6
(4,7;24,17)
6,2
(1,6;16,1)
5,6
(3,4;12,31)
6,2
(4,6;15,8)
9,1
(6,35;23,13)
NKT(CD56
+
/CD3
+
)
1,51
(0,10;2,78)
1,6
(0,27;3,44)
2,68
(0,6;5,2)
2,2
(0,0;3,8)
0,62
(0,0;2,11)
1,6
(0,36;2,74)
172
Tabela 4 – Comparações de valores entre pacientes sem cGVHD e com
cGVHD (valores de p pelo teste de Mann-Whitney
Sem cGVHD
cGVHD p
Pega(D+)
14,5(12;16)
20(17;22) <0,001
Dose de
CD34(x10
6
/quilo)
4,6(2,74;11,5) 5,7(4,4;7,5) 0,488
NK Coleta 1
9,01(3,1;16,28) 5,6(4,6;14,6) 0,856
NK Coleta 2
6,9(3,4;12,3) 20,57(7,07;32,27)
0,056
ΔNK
-0,52(-3,13;2,98)
15,94(2,96; 26,67) 0,006
NKT Coleta 1
2,34(0,0;3,29) 0,62(0,21; 1,51) 0,360
NKT Coleta 2
1,11(0,0;3,31) 1,68(0,98;4,5) 0,375
ΔNKT
0,0(-0,89;0,17) 1,46(0,01;1,66) 0,085
cGVHD: GVHD crônico; NK Coleta 1: Quantificação de células NK na coleta 1; NK
Coleta 2: Quantificação de células NK na coleta 2; ΔNK= NK Coleta 2 - NK Coleta 1;
NKT Coleta1: Quantificação de células NKT na coleta 1; NKT Coleta 2: Quantificação
de células NKT na coleta 2; ΔNKT: NKT Coleta 2 - NKT Coleta 1.
173
GRAFICO 1. Comparação entre pacientes com e sem cGVHD em relação à pega.
Pacientes com GVHD crônico tiveram mediana de pega no dia 20 pós-transplante, enquanto
pacientes que não desenvolveram GVHD crônico tiveram mediana de pega de 14,3 dias pós-
transplante. Há associação significativa entre pega mais tardia e cGVHD(p<0,001).
sim nao
GVHD crônico
10
12
14
16
18
20
22
P
E
G
A
(D+)
174
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
CcGVHD ScGVHD
ΔNKP ΔNKS
GRÁFICO 2. Comparação entre pacientes com cGVHD e sem cGVHD em relação ao ΔNK.
ΔNK= NK da coleta 2 - NK da coleta 1 ; ΔNKS = ausência de progressão quantitativa entre as
duas coletas (ΔNK com valores negativos a zero); ΔNKP = progressão quantitativa entre as
duas coletas (ΔNK com valores positivos). Nos pacientes com cGVHD todos tiveram
progressão quantitativa entre primeira e segunda coleta(7 pacientes=100%), nos pacientes
sem cGVHD somente 4 pacientes tiveram progressão quantitativa entre primeira e segunda
coleta(36%). Pacientes com cGVHD tem maior ΔNKP(p=0,013).
175
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
CcGVHD ScGVHD
ΔNKTP ΔNKTS
GRÁFICO 3. Comparação entre pacientes com cGVHD e sem cGVHD em relação ao
ΔNKT.
ΔNKT = NKT da coleta 2 - NKT da coleta 1; ΔNKTS = ausência de progressão quantitativa
entre as duas coletas (ΔNKT com valores negativos a zero); ΔNKTP = progressão quantitativa
entre as duas coletas (ΔNKT com valores positivos).Nos pacientes com cGVHD 6 pacientes
(85,7%) tiveram progressão quantitativa entre primeira e segunda coleta. Nos pacientes sem
cGVHD somente 3 (27%) tiveram progressão quantitativa entre primeira e segunda coleta.
Pacientes com cGVHD tem maior ΔNKTP (p=0,050).
176
IMPACT OF EARLY RECOVERY OF NK CELLS ON RELATED DONOR
ALLOGENEIC BONE MARROW TRANSPLANT AND ITS EFFECT ON
ENGRAFTMENT AND GVHD DEVELOPMENT
CC Astigarraga
1
; AA Paz
1
, GAM Faulhaber
2
, L Sekine
2
, L Milost
3
, D Neto
1
, RL Canabarro
4
, H
Sporleder
4
, R Bittencourt
1
, J Neumann
4
, LMR Silla
1
.
1. Division of Hematology and Bone Marrow Transplantation, Hospital de Clínicas
2. Division of Internal Medicine, Hospital de Clínicas .
3. Laboratory for Cell Hematology Research, Hospital de Clínicas.
4. Laboratory of Transplant Immunology, Santa Casa de Misericórdia.
Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil.
Correspondence:
Claudia Caceres Astigarraga. Serviço de Hematologia e Transplante de Medula
Óssea do HCPA, Rua Ramiro Barcellos 2350/2
0
andar.
Porto Alegre-RS 90035003 Brasil.
E-mail: [email protected]
Acknowledgement:
Hemoamigos for investing in human resources and in research on bone
marrow transplantation in a developing country.
Abstract
The immune NK reconstitution in the MHC-mismatch transplant is associated
with a powerful graft-versus-leukemia (GVL) effect; however, there is not a
177
definite role for NK cells in the identical related MHC transplant. 21
nonconsecutive patients were analyzed that were subjected to hematopoietic
stem cell transplantation (10 autologous and 11 related donor allogeneic). In
the post-transplantation period, from the moment the patient achieved 0.45 x
10
3
/µl leukocytes, two blood sample collections were performed – with a seven-
day interval – in order to assess the initial immune reconstitution in the
engraftment period. In each collection, the populations of NK and NKT cells
were counted and the variability of these populations was verified between
collections, as well as their correlations with engraftment and diagnosis of acute
GVHD and chronic GVHD. In the total group of patients, the correlation between
NK cells with positive variation in the collection and engraftment was significant
(r=0.48; p<0.05); it did not remain significant in the assessment of the
autologous group (r=0.27; p=0.55), but it was shown to be more important in the
allogeneic group (r=0.51; p=0.11). There was no significant association of NK
and NKT populations and acute GVHD. The association between NK cells, with
positive variation during the engraftment and diagnosis of chronic GVHD, was
significant (p<0.05); the same occurred to the correlation between the positive
variation of NKT cells and chronic GVHD (p<0.05). Based on our results, we
concluded that a quantitative increase in the population of NK and NKT cells –
in the engraftment period – may be related to the development of chronic
GVHD.
Keywords: natural killer cells; immune reconstitution; acute GVHD; chronic
GVHD; engraftment.
178
Introduction
NK cells are lymphocytes of the innate immune system that are key in
the defense against infectious pathogens and malign alterations, through the
development of cytokines and cytolytic activity (1).
The human NK cells correspond to 10-15% of total lymphocytes and are
identified by the expression of the surface antigen CD56 and absence of CD3.
Functionally, NK cells are an important source for immunoregulatory cytokines
(interferon gamma [INF-y]; tumor necrosis factor alpha (TNFα); and granulocyte
macrophage colony stimulating factor [GM-CSF]). They interact with other cells
of the immune system to provide an adaptive immune response or antigen-
specific response; additionally, the NK cells are able to destroy target cells
directly as well as to mediate the antibody-dependent cell cytotoxicity (ADCC)
(2, 3).
The NK cells were originally described for their ability to destroy tumors
and virus-infected cells without previous stimulation.
We identified two populations of NK cells according to the intensity of
CD56 expression. The CD56 cells that intensively express CD56(CD56
bright
)
correspond to 10% of this population and are called immunoregulatory NK,
exhibiting high cytokine production, in vitro and in vivo expansion with low
doses of interleukine-2 (IL-2) and low cytotoxic activity, and are less effective
mediators for ADCC and natural cytotoxicity. The NK population with high
cytotoxic ability is characterized by a low CD56 (CD56
dim
) expression; it
corresponds to 90% of the NK population, and has an unsubstantial production
of cytokines and small proliferation in response to high IL-2 concentrations.
After in vitro and in vivo treatment with IL-2, the two subpopulations
demonstrated similar levels of cytotoxicity (4). We do not know if these two
populations are different cell subtypes that share a common precursor, or if they
are different stages of NK maturation with different adaptive functions.
179
Recently, the heterogeneity of adult NK cells have been recognized, but
the in vivo meaning of these populations, as well as their interactions, remains
undefined (2). Glycoproteins class I of the major histocompatibility complex
(MHC) are important in controlling the effector functions of cytotoxic T cells and
of NK cells. However, unlike the T lymphocytes, which recognize the antigen as
a peptide fragment bound to the MHC, the NK cells remain functional in the
absence of MHC class I proteins in the target cells. The immunity of T and NK
cells are complementary arms of the immune-cell response, that is, the T cells
recognize and are activated by targets that express peptide-MHC complexes;
on the contrary, the NK cells destroy targets that lost the MHC class I
expression. Once the NK cell has contacted its MHC class I ligand, activating –
or inhibiting – signals are generated, depending on its receptor, which leads to
lysis or inhibition of target cell lysis (5).
These activation and inhibition systems constitute the basis for the
missing-self (6, 7) hypothesis that postulates the function of NK cells, which
recognize and destroy autologous cells that have lost or changed its MHC class
I molecules. Although tolerant with normal autologous cells, the NK cells can
recognize – and attack – cells infected by virus and transformed cells (tumor
cells) that reduced its MHC class I expression (3).
The surface receptors that inhibit and/or activate the NK cells to destroy
target cells are killer immunoglobulin-like receptors (KIRs), lectins and natural
cytotoxic receptors (NCRS). The inhibiting signals from the NK cells are
mediated by KIRs and heterodimeric C-lectin-like receptors CD94: NKG2A,
which interact with the MHC class I molecules in the target cells. The absence
of binding results in the destruction of the target cell (8).
The alloreactivity of NK cells could be widely defined as any effect of NK
cells against cells, based on some sort of allorecognition (9). According to the
MHC class I typing of the donor and recipient, one can expect a NK cell
alloreactivity; absence of inhibition in the donor´s NK cells – and resulting cell
180
destruction – when the respective KIRs are not expressed in the cells of the
recipient. The chromosomal regions that code KIR and HLA are independent;
studies have been carried out about the effect of the donor-recipient KIR pattern
on the result of the transplant based on the presence or absence of a ligand.
A mismatch related haploidentical transplant of stem cells is the
therapeutic choice for patients who do not have an identical related donor or a
compatible non-related donor. Most patients will have a haploidentical donor
(sibling, parent or other relative) who shares one of the two MHC haplotypes.
Studies in humans have demonstrated a positive effect from MHC/KIR
disparity in relation to the haploidentical transplant of stem cells. The NK cells
were implied in graft rejection in murines (hybrid resistance phenomenon) (7),
but the relevance of this phenomenon in humans is controversial (10, 11, 12).
On the other hand, some studies underscore the idea that the NK cells may
promote engraftment in murines(13, 14).
In haploidentical transplants with MHC/KIR disparity in murines, it was
suggested that the NK cells – in addition to facilitating engraftment – prevented
an acute GVHD (10, 15).
In 1993, Murphy (16) proposed that the NK cells may have bidirectional
effects on hematopoesis, that is, the NK cells may be beneficial or noxious for
bone marrow transplant, depending on their genotype and activation status.
This proposition is supported by the current knowledge about the mechanism of
activation and inhibition of NK cells and their effector responses.
The NK cells can, at best, contribute to, but not cause acute GVHD.
There is a theoretical possibility that the NK cells both promote and protect from
acute GVHD via regulation of the production of cytokines such as INF-y and
TNF-α (15, 17, 18, 19).
181
Generally, after the transplantation of hematopoietic stem cells, the count
of NK cells resumes normal levels within one to two months, regardless of the
transplant type, stem cell source, donor age, and GVHD. The NK cell type
prevailing in the initial recovery post-transplantation is the NK cell with an
immunoregulatory profile (2, 20, 21, 22).
The concomitant reconstitution of NK cellularity – and its cytotoxic activity
– was demonstrated in a haploidentical transplant. A lytic activity of the NK cells
was also detected one month after the transplantation of umbilical cord cells;
however, the lysis ability of the NK cells is attenuated in patients following the
autologous and allogeneic (20) transplantation of peripheral progenitor cells.
The NK immune reconstitution in the MHC-mismatch transplant is associated
with a powerful graft-versus-leukemia effect (GVL), but there is no definite role
for NK cells in the MHC-identical related donor transplant (23).
The goal of this study was to verify the early quantitative recovery of NK
cells in related donor allogeneic and autologous transplants in the peri-
engraftment period and their relation – or lack thereof – with engraftment.
Another goal was to verify whether there is a relationship between the early
quantitative recovery of NK cells and the development of acute and/or chronic
GVHD in related allogeneic transplants.
Patients and Methods
Patients: From November 2001 through October 2004, 21 non-
consecutive patients were evaluated that were subjected to related donor
allogeneic or autologous transplantation of hematopoietic stem cells at the
Center for Bone Marrow Transplant at the Division of Hematology and Bone
Marrow Transplant, Hospital de Clínicas de Porto Alegre.
182
The characteristics of the patients are described in tables 1 and 2. All of
them signed an informed consent term to participate in the study. All patients
subjected to allogeneic transplantation were match 6/6 and received a graft
donated by siblings. All in the allogeneic group received preventive treatment
for GVHD with cyclosporine and methotrexate. The post-autologous transplant
patients that in the reassessment of medical records in December 2005 were
not known to be living or deceased were referred to other services for
transplantation and returned to the original services for follow-up.
Blood samples: Following the transplantation, when the patient reached
0.45 x 10
3
/µl leukocytes, two 20-mL collections of blood were done via central
catheter, with a seven-day interval. The value for the beginning of the collection
of 0.45 x 10
3
/µl leukocytes was set for two reasons: one is related to the
minimal amount of leukocytes in which we can separate mononuclear cells
appropriately; the other is related to the greater chance for assessing
engraftment by performing two collections after this count.
Separation of mononuclear cells: Shortly after the collections, blood
samples were centrifuged using Ficoll-Hypaque, enabling the separation of
mononuclear cells. The resulting fraction was washed with Hank solution and
resuspended at a concentration of 1.5 x 10
6
/ml in IMD medium (Iscoves
Modified Dulbeccos Medium), enriched with fetal bovine serum (24).
Determination of cell subtypes: The total leukocyte count was
determined by an automatic counter (Culter Counter, USA); the differential
count was done by microscopic examination. The separated mononuclear cells
were subjected to immunophenotyping via two-color flow cytometry with diverse
antibodies (BD) against surface antigens, according to a previously described
technique (55) in FACScan flow cytometer. The antibody pairs used were:
CD56/CD57 and CD56/CD33 for NK cells; CD56/CD3 for NKT cells; CD34/CD7
for stem cells, and CD45/CD14 for monocytes. Murine IgG1/IgG2 was used for
the subtraction of nonspecific fluorescence.
183
To calculate the absolute numbers of cell subsets, the percentage of
positively marked cells was multiplied by the number of absolute
lymphomononuclear cells in the peripheral blood, after the subtraction of cells
marked for CD14
+
.
NK cells: All CD56
+
cells were considered NK cells. The populations of
NK cells were averaged taking into account positive markings for CD56 in the
pairs CD56
+
/CD3
-
, CD56
+
/CD57
-
, CD56
+
/CD33
-
and positive marking for CD56
in the pairs with double-positive marking for CD56
+
/CD3
+
, CD56
+
/CD57
+
,
CD56
+
/CD33
+
.
ΔNK, ΔNKS, ΔNKP: The variable ΔNK was created, meaning the
quantitative variation of NK cells between the two collections (ΔNK = NK from
sample 2 – NK from sample 1). Negative values to zero were considered as
absence of quantitative progression between the two collections (ΔNKS),
positive values were considered as a quantitative progression between the two
collections (ΔNKP).
NKT cells: The population with marking for CD56
+
/CD3
+
was considered
NKT cells.
ΔNKT, ΔNKTS, ΔNKTP: The variable ΔNKT was created which means
the quantitative variation of NKT cells between the two collections (ΔNKT = NKT
from sample 2 – NKT from sample 1). Negative values to zero were considered
as absence of quantitative progression between the two collections (ΔNKTS);
positive values were considered the quantitative progression between the two
collections (ΔNKTP).
Determination of engraftment: The engraftment was defined, as usual,
as a post-transplantation count of granulocytes > or = 0.5 x 10
3
/µl during three
days in a row.
184
Determination of acute and chronic GVHD: In November 2005, the
records of the 21 patients under study were evaluated and data were obtained
about the diagnosis of acute and chronic GVHD. The diagnoses were mostly
clinical. For acute GVHD, criteria from the consensus conference on acute
GVHD grading (25) were used; for chronic GVHD, the terms limited or extensive
(26) were used, as, at the time of this study analysis, the NIH´s suggestion for a
new classification for chronic GVHD (27) had not been put forward yet.
Statistical analysis: All data were analyzed using the SPSS software for
Windows version 12.0 (SPSS, Chicago, IL). The values are described as a
median and interquartile interval (percentiles 25-75). The chi-square test and
Fischer´s exact test were employed to determine the relations between nominal
variables. The Mann-Whitney test was used for comparison of continuous
variables, Spearman´s correlation coefficient (r) was used to check the
association between variables. The level of significance was set at p<0.05.
Results:
21 patients were studied. Of these, 10 were subjected to autologous
transplantation and 11 to allogeneic transplantation. In the group of patients
with allogeneic transplant, two samples were collected from each patient; in the
group of patients with autologous transplant, two samples were collected from 8
patients; and for two patients, one sample was collected from each. (See tables
1 and 2)
The median for total leukocytes and for days post-transplantation in the
collections in the total group, in the autologous group and in the allogeneic
group are described in table 3.
In the reevaluation of medical records, in November 2005, death rates
were obtained (the causes of death are in table 2). In the group of 21 patients,
five died. In the allogeneic group, four patients passed away; two by transplant-
185
related death, and another two due to relapse. In the group of 10 patients with
autologous transplants, five patients were followed; of these, one died due to
the relapse of the disease. No transplant-related death occurred.
NK cells: The median for CD56
+
cells from each group in the two
collections is described in table 3. There was no statistically significant
difference in the number of NK cells in comparing the two groups, both in the
first and second collection (first collection p=0.512 and second collection
p=0.126).
Δ NK cells: In the total group, the median for ΔNK was 5.3 (-1.25; 7.9);
in the autologous group, the median for ΔNK was -0.1 (-0.84; 5.0), and in the
allogeneic group, it was 2.98 (-2.49; 16.93). The difference between the two
groups was not significant (p=0.425) (table 3).
NKT and ΔNKT cells: The median for NKT in each specific group is
described in table 3. The difference between the autologous and allogeneic
transplant groups for NKT was not significant, neither in the first collection
(p=0.089), nor in the second one (p=0.750).
The ΔNKT values for each group are described in table 3. As regards
ΔNKT, the difference between the autologous group and the allogeneic group
was not significant (p=0.375).
Engraftment: Of the total group of 21 patients, for 16 the engraftment
date coincided with the analysis period. In the group of ten patients subjected to
autologous transplantation, for four the engraftment did not coincide with the
analysis period; in the group of eleven patients subjected to allogeneic
transplantation, for only one the time of engraftment did not coincide with the
analysis period.
186
The median for engraftment in the groups is in table 3. For the entire
group (21 patients), the correlation between engraftment and total median for
NK cells (median for NK cells in the first and second collections) was non-
significant (p=0.187), the correlation between engraftment and NK median in
the first collection was not significant (p=0.942), the correlation between
engraftment and NK median in the second collection was not significant
(p=0.150).
In the total group, the correlation between ΔNK and engraftment was
significant (r=0.48; p<.05),that is, the greater the variability of quantitative
values for NK cells between the first and second collections, the later the
engraftment occurred.
In the groups of autologous and allogeneic transplant, the same
correlations were analyzed. In the autologous group, the correlation between
ΔNK and engraftment was not important(r=0.27; p=0.55); however, in the
allogeneic group, despite the correlation coefficient not being statistically
significant (p=0.112), r was 0.51. From this information we can infer that the
statistically significant correlation coefficient of the total group is related with the
values of the allogeneic group and that by increasing the number of patients in
this group we might obtain the same magnitude of correlation observed in the
total group.
A correlation between engraftment and NKT cells was also observed;
neither in the total group nor in the autologous group there was a significant
correlation. In the allogeneic group, the correlation between engraftment and
ΔNKT was 0.06, with a bordering significance that was not reached.
CD34 dose: The median for the dose of CD34 x 10
6
/kg, infused in every
group, is described in table 3. In the group of 21 patients, the correlation
between engraftment and CD34 dose was non-significant (p=0.248). In this
187
same group, the correlation between CD34 dose and NK median in the first and
second collections was not significant (p=0.480 and p=0.922, respectively).
There was no significant correlation between the CD34 dose and NKT in
the first (p=0.989) and second collection (p=0.480), nor between the CD34 dose
and ΔNKT (p= 0.357).
In the autologous transplant group, no significant correlations were
observed between the CD34 dose and the NK median in the first and second
collections either (p= 0.374 and p= 0.645); the same occurred for the correlation
with ΔNK and ΔNKT (p= 0.879 and p= 0.760).
In the allogeneic group, there was no significant correlation either
between the CD34 dose and NK in the first collection (p=0.631), and NK in the
second collection (p=0.873). The correlation in this group between the CD34
dose and ΔNK and the CD34 dose and ΔNKT was not significant (p= 0.894 and
p= 0.284, respectively).
In the analyzed data, there was no statistically significant relation
between the CD34 dose infused in the graft and the cell subtypes studied in all
groups of patients.
Acute GVHD (aGVHD): As expected, no case of acute GVHD was
observed in the patient group with autologous graft. Of the eleven patients
subjected to allogeneic transplantation, four developed acute GVHD grades I-II
(36.36% of cases); one patient developed GVHD grade III-IV (9.09% of cases).
45.45% of the population subjected to allogeneic transplantation developed
some degree of acute GVHD. The associations between acute GVHD and
engraftment, and between acute GVHD and CD34 dose were not significant
(p=0.719 and p=0.153, respectively).
188
As regards NK cells, we achieved the following results in the
associations: between aGVHD and NK in the first collection, p=0.069; aGVHD
and NK in the second collection, p=0.657; aGVHD and NK median between the
first and second collections, p=0.215; and aGVHD and ΔNK, p=0.257. No
association achieved statistical significance.
Also with the population of NKT cells the correlations with aGVHD were
not found to be statistically significant: association between aGVHD and NKT in
the first collection, p =0.398, aGVHD and second collection, p=0.586; and
aGVHD and ΔNKT p=0.961.
Chronic GVHD (cGVHD): As expected, no case of chronic GVHD was
observed in the patient group with autologous graft, all cases observed were in
the group of patients subjected to allogeneic transplantation (29). Of these
patients, seven developed chronic GVHD (63.63%), six having limited chronic
GVHD (54.54%), and one having extensive chronic GVHD (9.09%).
The analysis of these associations in the patient group with cGVHD was
quite interesting. The association between cGVHD and CD34 dose was not
significant, p=0.488; on the other hand, the association between cGVHD and
engraftment was significant with p<0.05, that is, the patients with cGVHD had a
later engraftment (graphic 1).
As regards NK cells, the association between cGVHD and NK in the first
collection was not significant (p=0.85); in the second collection, however, the
association with NK had p=0.056. The association between cGVHD and NK
median between the first and second collection was not significant (p=0.255).
The association between cGVHD and ΔNK was significant (p<0.05).
For NKT cells, we achieved the following results: the association
between cGVHD and NKT – in the first and second collection – was not
189
significant (p=0.36 and p=0.37, respectively). The association between cGVHD
and ΔNKT, despite not being statistically significant, had p=0.085 (see table 4).
The association between cGVHD and ΔNKP was statistically significant
(p<0.05), of seven patients with cGVHD, all had an increase in the number of
NK cells (CD56
+
) from the first to the second sample collection (graphic 2).
The association between cGVHD and ΔNKTP was also statistically
significant (p<0.05): of seven patients with cGVHD, six had an increase in the
number of NKT cells (CD56
+
/CD3
+
) from the first to the second sample
collection (graphic 3).
Discussion
Although much has been learned about the biology of NK cells in the last
years, there remain many gaps in our understanding about the development of
mature subtypes of NK cells from hematopoietic progenitors, mechanisms of
self-tolerance acquisition, modulation of NK cell receptors, and mechanisms of
interaction between NK cells and target cells and other cells in the immune
system (2).
In our study on patients subjected to related allogeneic transplantation,
we found a trend that was not statistically significant in the correlation between
the quantitative variability of NK and NKT cells and later engraftment. We also
found, in this group of patients, statistically significant associations between
variability of NK and NKT cell populations with progression in the engraftment
period and diagnosis of chronic GVHD. All patients with chronic GVHD had a
later engraftment (p<0.05).
Due to the known cytotoxicity of the NK cells, it would be logical to think
that the NK cells existent in the bone marrow could recognize and eliminate
allogeneic hematopoietic stem cells via cytolytic mechanisms, but it was
190
demonstrated in mice that the population of stem cells is not directly affected by
NK cells, and the same occurs in in vitro experiences (29, 30).
Up to this date it is unknown what cells promote engraftment. Some
murine models suggest that the NK cells from the donor are crucial for
engraftment; other studies imply the CD8+ T cell in this context. There are no
data on humans directly associating NK cells with engraftment, or even with a
rejection of stem cell transplants (11, 12, 16).
No direct evidence has been found for the involvement of the recipient´s
NK cells with graft rejection, but the hybrid resistance phenomenon is often
brought to mind as evidence for NK-mediated rejection. Its role in this context is
believed to be of little importance, since hybrid resistance only occurs when a
small number of the donor´s cells are infused, which does not usually occur in
transplantations. The relevance of the hybrid resistance phenomenon in
humans is controversial (10, 11, 12). We did not find, in literature, a reference to
a correlation between NK cells and later engraftment.
Some studies support the idea that the NK cells can promote
engraftment. In mice, the early administration of activated NK cells (LAK),
following the allogeneic transplantation of bone marrow, leads to a faster
engraftment and lesser rejection, especially after T–cell depletion.
There are several studies disagreeing about the effect of NK cells on
autologous and allogeneic bone marrow cell cultures; probably, it is associated
with particular conditions of the cultures involved and the different activation
stages of the NK cells analyzed (14).
NK cells can be inhibitory or stimulatory for hematopoesis according to
their diversity of receptors. Knowing about the functioning of NK cell receptors
191
and their activation and inhibition processes, the apparently contradictory
results from the effect of NK cells on hematopoesis in vitro (7, 31) become
more understandable.
Currently, the activation or inhibition mechanisms of the NK cell receptors
and their role in the different types of transplants have been largely discussed.
Studies on humans have demonstrated a positive effect of the MHC/KIR
disparity in relation to the haploidentical transplantation of stem cells. In patients
with AML, lower relapse rates than expected, lower graft rejection rates and
reduced rates of acute GVHD were noticed when the haploidentical graft had
inhibitory KIRs for which the recipient had no ligand, the rates of chronic GVHD
in this group of patients were not reported (15).
In non-related transplants with incompatibility of KIR receptors, there
were two observations: survival improvement and lower rates of acute GVHD,
with comparable rates of chronic GVHD (28, 32). Patients with AML and
myelodysplastic syndrome subjected to HLA-compatible related donor
transplantation with KIR incompatibility demonstrated better results, rates of
acute and chronic GVHD were not described in this group (33, 34).
The results of our work on patients subjected to HLA-compatible related
transplantation demonstrated a statistically significant association between the
quantitative increase in NK cells in the engraftment period and development of
chronic GVHD.
It would be undoubtedly interesting to correlate this finding with the
degree of recipient/donor KIR incompatibility in this group. This would serve for
us to check if this correlation with chronic GVHD is related with the interaction of
NK receptors or merely with the relationship of NK cells with other cells in the
immune system that promote GVHD. After these results, HLA-C typing became
routine in our service.
192
Chronic GVHD is known to be associated with alloreactive T cells (helper
and cytotoxic), nonspecific suppressor cells, TNF-α–secreting macrophages
and autoreactive T cells. In humans, chronic GVHD may involve alterations in
the balance between type 1 helper T cells / type 1 cytotoxic T cells (Th1/Tc1)
and type 2 helper T cells/ type 2 cytotoxic T cells (Th2/Tc2), with prevailing
Th1/Tc1 response characterized by an aberrant pattern of INF-y production,
without IL-2 production. The consistent presence of autoantibodies against
cytoskeleton proteins (tubulin, actin, myosin) indirectly provides support to the
effect of Th2 cells on chronic GVHD. Apparently, chronic GVHD in humans can
present with a Th1/Tc1 or Th2/Tc2 prevalence, and one prevalence or another
may produce different clinical conditions (35). Generally, chronic GVHD has
been associated with an increase in CD8+ populations and a reduction in the
proportion of NK cells (CD3-/CD16-/CD56+) in the blood (28).
As regards HLA-identical transplants, the NK cells in recovery express an
immature phenotype with low levels of CD16 and KIR molecules, and high
expression of inhibitory CD94/gNKG2A receptors. The initial recovery profile of
the NK cells comprises 90% of immunoregulatory NK
(CD56bright/CD16dim/neg) and 10% of cytotoxic NK cells
(CD56dim/CD16bright); after 6 months of the transplantation, the populations
get inverted and start to correspond to the normal frequencies of NK
populations with the same KIR expression of the donor (90% of cytotoxic NK
cells to 10% of immunoregulatory NK cells) (2, 4).
NK cells with immunoregulatory profile can abundantly produce type 1 or
type 2 cytokines following an in vitro stimulation of monokines. For example, the
co-stimulation with IL-15 leads to the production of type 2 cytokines by
immunoregulatory NK cells (IL-10 and IL-13); the co-stimulation with IL-12
optimizes the production of type 1 cytokine (INF-y) (4). Although these two
monokines have the ability to induce the production of type 1 cytokine or type 2
cytokine, the amount of each one, and the presence of other cytokines – may
promote a prevailing response. The characteristics of infection-induced
193
cytokines can dictate the production of type 1 or type 2 cytokines by
immunoregulatory NK cells, which can partially influence the production of a
helper T cell response (4). Could we think the same about the
immunoregulatory NK response to infection-induced cytokines or even acute
GVHD and a trend towards the emergence of chronic GVHD?
We know that the NK cell subtype that first recovers abundantly is the
immunoregulatory NK cell; six months post-transplantation, it begins to
correspond to only 10% of the population of NK cells (2). Would the dynamics
be the same in individuals who developed chronic GVHD? Currently the answer
to this question is unknown.
The physiopathogeny of chronic GVHD is unknown if compared to that of
acute GVHD; the current understanding of the chronic GVHD etiology in
humans is based on the knowledge that the donor´s pathogenic T cells
proliferate in response to alloantigens or autoantigens that are not verified by
the normal thymus or by peripheral mechanisms of deletion. Cells that are key
for the promotion of tolerance may be absent both in the donor and in the
recipient. These pathological T cells directly hit target tissues via cytolytic
attack, secretion of inflammatory and fibrosing cytokines, or elicitation of B cell
activation and autoantibody production. The tissue damage leads to necrosis
and dysfunction (28, 36).
The thymus has a critical role in the prevention of autoimmunity via
elimination of autoreactive T cells. This suggests that chronic GVHD is caused
by autoreactive T cells that escape negative selection in the thymus, which is
injured by the conditioning regimens, acute GVHD and/or age-related atrophy.
The Chronic GVHD that usually occurs months after the transplantation may be
secondary to the Th2 immune response to the donor´s CD4+ T cells that
escaped the negative selection by the thymus and keep on recognizing MHC
antigens presented by the donor´s APC. These CD4+ T cells help the
194
recipient´s B cells synthesize antibodies against several tissue antigens of the
recipient (37,38,39).
Unlike T lymphocytes, the NK cells at best contribute to GVHD, rather
than cause it. T cells can recruit NK cells, stimulate an immune response
through the release of cytokines and possibly contribute to tissue damage via
production of inflammatory cytokines and nitric oxide (11).
In murine models, the infusion of NK/ANK cells does not cause GVHD as
compared to the infusion of cytotoxic lymphocytes; according to the
recipient/donor KIR compatibility, the transfer of NK cells may be a protective
factor for acute GVHD (11, 15). However, viral infections may stimulate the NK
cells to produce INF-y and it is speculated that this reaction may be the main
factor for the exacerbation of acute GVHD that takes place during viral
infections (11).
Theoretically, the NK cells can regulate the three effector processes of a
pathological T cell that give rise to tissue damage in chronic GVHD: cytolytic
attack, secretion of inflammatory and fibrosing cytokines and elicitation of B cell
activation with production of autoantibodies. The NK cells exercise a regulatory
role in the production of cytotoxic T lymphocytes and in the production of
antibodies by B lymphocytes.
A number of experiments with rigorous NK depletion were carried out to
evaluate the role of NK cells in the generation of cytotoxic T lymphocytes
(CTLs). In mixed cultures of lymphocytes for the generation of alloantigen-
specific human CD8- CTLs, the CD3
-
/CD16
+
/CD56
+
NK cells were
demonstrated to be a requirement in the induction of effector CTLs. The NK
component of these cultures seem to determine if the TCD8+ cells stimulated
by an antigen will merely proliferate, but will not differentiate (in the absence of
195
NK cells), or will proliferate and differentiate into cytolytically active effector
CTLs (in the presence of NK) (40).
Romagnani (41) proposed that the intact immune response, including the
activity of NK cells, determines the phenotype of the subsequent immune
response from TCD4+ cells. Antigenic challenges of TCD4+ cells, associated
with the NK cell activation, produce a cascade of events that lead to the
development of a Th1 response or to a profile shift from Th2 to Th1. The
removal of peripheral blood mononuclear cells that express CD16+ reduces the
ability of the factors that stimulate the NK cells to make allergenic-specific
TCD4+ cells shift from their phenotypic profile Th2 to Th1. A similar
phenomenon occurs to patients with severe atopic dermatitis and functional
deficiency of NK cells which demonstrate a differentiation that is predominantly
Th2. It must be remembered that with chronic GVHD there is a reduction in
circulating NK cells and frequently clinical presentations occur that indicate a
Th2 immune response (40).
The NK cells have an ability to regulate the production of antibodies
positively or negatively. The positive regulation has a direct effect on B
lymphocytes, the negative regulation is performed indirectly and requires a
converting growth factor β (TGF-β) for the co-stimulation of TCD8+ cells and for
the performance of negative regulation.
The NK cells can work as antigen-presenting cells and may induce B
lymphocytes at rest to secrete IgG and IgM (they need no activation for this
induction). There is considerable evidence that the NK cells can induce and/or
promote antibody production independently from T cells (42).
In terms of negative regulation of antibody production, the NK cells –
though on their own can only stimulate antibody production – when placed in a
196
culture with TCD8+ cells, increase the production of TGF- β, which serves as
an important co-stimulating factor for TCD8+ cells to develop a suppressive
activity. In humans, the circulating NK cells seem to be the greatest source for
active TGF-β. In autoimmune diseases, the negative regulation of the
production of antibodies of T cells is impaired for poorly understood reasons.
The T cells in individuals with SLE support antibody production, instead of
suppressing it.
IL-2 and TNF- α can increase the production of TGF-β derived from
lymphocytes, INF-y has minimal effects and IL-10 is inhibitory for TGF-β
production. The negative effect of IL-10 on TGF-β production may be secondary
to its inhibitory effects on the biosynthesis of IL-2 and TNF- α.
In the systemic lupus erythematosus (SLE), the production of TGF-β by
NK cells is decreased, a fact that is consistent with reports that, in this disease,
the function of the NK cell is usually decreased (43). It is possible that the NK
cells have a key role in the down-regulation of the in vivo anti-self and non-self
immune response via TGF-β production (43). In addition to their cytotoxic
activities, the NK cells seem to have an important role in immune regulation,
restricting the response to foreign antigens and preventing autoimmunity (42).
Studies with a small number of patients suggest that the circulating levels
of IL-10 in patients with chronic GVHD are low; TNF-α and TGF-β1 are high, in
contrast to murine models of GVHD (which resemble the physiopathogeny of
SLE and present clinical and laboratory characteristics different from human
chronic GVHD), in which the increased production of IL-10 is associated with
chronic GVHD; anti-IL-10 antibodies can block its clinical manifestations (28).
197
In our study, we also found a statistically significant correlation between
the quantitative increase in NKT cells (CD56
+
/CD3
+
) in the peri-engraftment
period and development of chronic GVHD.
NKT cells – T lymphocytes with the activity of NK cells – were identified
in murine and human tissues. Murine NKT cells typically express phenotypic
markers found in T cells as CD3 and T cell receptor αß (TCR), as well as NK,
NK1.1 and DX5 markers. Two NKT cell populations were described for murines.
One of the subpopulations does not express CD4 and CD8; the other one,
CD4+, expresses an invariable TCR and was found in the liver, thymus, spleen
and bone marrow. Functionally, the CD4+NK1.1 NKT cells produce large
amounts of interleukin 4 (IL-4) upon their activation and play an important role in
the regulation of the Th2 immune response. The CD4+ NKT cells are positively
selected by the MHC class I molecule CD1d, associated to ß2 microglobulin.
They have an important function in the regulation of the immune response, in
the inhibition of tumor development and protection against the development of
autoimmune diseases. It was observed that in patients with systemic sclerosis,
lupus erythematous, rheumatoid arthritis and type 1 diabetes, there is a
selective reduction in this cell type (44). The suppression of GVHD was
described in murines for this specific subtype of NKT cell (45, 46, 47).
In 2004, Hray et al. (48) published a study with humans on the recovery
of this subtype of NKT cell, demonstrating that at one month post-
transplantation the NKT cells were reconstituted in the peripheral blood in
recipients of peripheral progenitor cells; in recipients of bone marrow, they
remained at low levels for over a year. In patients with acute GVHD, the number
of CD4+ NKT and CD4- cells was lower as compared with that of patients
without acute GVHD. As regards chronic GVHD, the recipients of bone marrow
with extensive chronic GVHD had a significantly slower number of NKT cells
(49).
198
Recently a second population of NKT cells has been described which
expresses a variable set of TCR, and is not dependent on CD1d for its
maturation and development. These NKT cells were found in the spleen and
bone marrow (1 to 3%) and express CD8, or are double negative for CD4 and
CD8. This cell subpopulation has a powerful in vitro cytotoxic action, antitumor
action and does not cause significant GVHD between haploidentical donor-
recipient in murines (45, 50). The GVL effect and the suppression of GVHD, in
this cell subtype, is controversial; of course, further studies are needed to
determine the importance of this specific population, even as a potential cell for
use in immunotherapy, in autoimmune disease, infections and in marrow
transplantation in the induction of a Th2 response, with potential use in the
treatment and prevention of GVHD (47,51, 52, 53, 54).
Conclusion
With the data obtained in this study, were could not establish a significant
correlation between the quantitative dose of NK cells, NKT cells, ΔNK, ΔNKT,
and engraftment. The results that are near significance, however, especially in
the allogeneic group, warrant further research with the purpose to correlate the
variation of NK and NKT cells in the initial immune recovery period with
engraftment, due to the controversy over the action of these cells regarding the
prevention or promotion of engraftment (14).
With the data analyzed in this paper, we could not establish a significant
association of aGVHD with NK, NKT cells, as well as with ΔNK, ΔNKT.
However, as regards the diagnosis of cGVHD, there seems to be an association
of this diagnosis with a quantitative increase in the NK and NKT cells in the peri-
engraftment period.
The correlations of all variables involving NK cells, aGVHD, cGVHD with
the infused CD34 dose were not significant. The significant associations found
199
are apparently related with the studied cell subtypes themselves, rather than
with the dose of hematopoietic stem cells received with the graft.
In our study, we only counted the NK and NKT cells without
characterizing immunoregulatory and cytotoxic cells in the NK population and
NKT subtypes, but with the finding of a significant association between the
quantitative progression of NK and NKT cells in the engraftment period and in
the development of chronic GVHD, it is important that we differentiate the types
of NK and NKT cells as to their quantitative and qualitative profile, it is important
as well to know if there is a difference in the recovery dynamics of NK and NKT
cells that accounts for the action of these cell populations on the set of factors
that lead to the development of chronic GVHD, as there is a reasonable
theoretical basis in favor of this hypothesis. No published study calls into
question this possibility.
From our finding, it is rational to carry out a quantitative, qualitative and
functional evaluation of NK and NKT cells before transplantation in the recipient,
in the donor and in the recipient during the engraftment, at thirty days, three
months, six months and one year post-transplantation. It would also be
convenient to perform a prospective evaluation of the association of these data
with the diagnosis of acute or chronic GVHD in a larger group of patients
subjected to a related allogeneic transplant.
We found a quantitative progression of NK and NKT cells in the period of
engraftment. Yet, a doubt remains: what happens to these cell populations from
this moment up to the diagnosis of chronic GVHD in the patients that developed
this disease? Apparently, if our finding is to be confirmed in groups with a
larger number of patients, the study on the dynamics of the NK and NKT cell
populations from the time of engraftment up to one year post-transplantation will
perhaps allow a better understanding of the physiopathogeny of chronic GVHD.
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206
Table 1 – Patient characteristics
Patient Age
at
trans
plant
ation
Sex Transplant
type
Diagnosis Conditioning Regimen Number of
infused
CD34x10
6
/kg
Engr
aftm
ent
D+
HSC
Source
1 47 M ALLO NHL BUCY+TBI 5 12 PBSC
2 46 F AUTO MM MEL 200 2.5 15 PBSC
3 65 M AUTO MM MEL 200 2.93 12 PBSC
4 66 F AUTO MM MEL 200 2.5 12 PBSC
5 38 F AUTO NHL BEAM 2.82 12 PBSC
6 53 F AUTO MM MEL 200 12.8 15 PBSC
7 68 M AUTO MM MEL 200 3.27 14 PBSC
8 36 M ALLO ATLL CY+TBI 11.16 16 BM+PB
SC
9 41 M AUTO AML BUCY 2.36 15 PBSC
10 46 M AUTO MM MEL 200 6.8 11 PBSC
11 45 M ALLO Ph
+
ALL MEL+ARAC+TBI 9.1 16 BM
12 35 M AUTO NHL BEAM 14 15 PBSC
13 34 M ALLO CML BUCY 5.7 22 BM
14 44 M ALLO NHL MEL+FLUDARA 18.1 16 PBSC
15 33 M ALLO CML BUCY 3.53 22 BM
16 22 F AUTO ATLL MEL+ARAC+TBI 6.15 10 PBSC
17 36 F ALLO CML BUCY 5.27 17 BM
18 36 M ALLO ALL CY+TBI 7.35 21 BM
19 46 F ALLO CML BUCY 4.32 17 BM
20 35 F ALLO AML BUCY 4.42 20 BM
21 47 M ALLO CML BUCY 7.5 17 BM
ALLO: allogeneic; AUTO: autologous; NHL: non-Hodgkin lymphoma; MM: Multiple
Myeloma; ATLL: acute T -lymphocytic leukemia; AML: acute myeloid leukemia; LLA-
Ph
+
ALL: Philadelphia -positive acute lymphocytic leukemia ; CML: chronic myeloid
leukemia; ALL: acute lymphocytic leukemia; BUCY: Busulfan and cyclophosphamide;
TBI: total body irradiation; MEL: melphalan; BEAM:BCNU,etoposide, ara-c and
melphalan; CY: cyclophosphamide; ARA-C: cytarabine; FLUDARA: fludarabine; HSC:
hematopoietic stem cells; BM: bone marrow; PBSC: peripheral progenitor cells.
207
Table 2 – Patient characteristics
ALLO: allogeneic; AUTO: autologous; aGVHD: acute graft-versus-host disease;
cGVHD: chronic graft-versus-host disease; N: no;
(I-IV):acute graft-versus-host disease grade I - IV.
*Despite the diagnosis prior to D+100 being considered chronic GVHD by the clinical
presentation and need for long-term immunotherapeutic treatment.
Patient Transplant
type
aGVHD
(I-IV)
cGVHD Diagnostic
date
cGVHD
D+
Status in
the
December
2005
evaluation
Death
cause
1 ALLO II N - DECEASED Sepsis
2 AUTO N N - LIVING -
3 AUTO N N - UNKNOWN -
4 AUTO N N - UNKNOWN -
5 AUTO N N - LIVING -
6 AUTO N N - LIVING -
7 AUTO N N - UNKNOWN -
8 ALLO II N - DECEASED relapse
9 AUTO N N UNKNOWN -
10 AUTO N N UNKNOWN -
11 ALLO N LIMITED 232 DECEASED relapse
12 AUTO N N - DECEASED relapse
13 ALLO N LIMITED 207 LIVING -
14 ALLO I N - LIVING -
15 ALLO N LIMITED 116 LIVING -
16 AUTO N N - LIVING -
17 ALLO N LIMITED 180 LIVING -
18 ALLO N LIMITED 294 LIVING -
19 ALLO IV - - DECEASED GVHD
IV
20 ALLO N LIMITED 212 LIVING -
21 ALLO II EXTENSIVE 199 LIVING -
208
Table 3 – Medians and interquartile intervals (percentile 25:75)
D+: days after transplantation; NK: Natural Killer; NKT: Natural Killer T; ΔNK:
(NK Collection 2 – NK Collection 1); ΔNKT: (NKT Collection 2 – NKT Collection
1).
Total Autologous Allogeneic
Engraftment (D+)
16(12;17) 13(11.75;15) 17(16;21)
CD34 x10
6
/kg
5.2(3.10;8.25) 3,1(2.5;7.8) 5.7(4.42;9.01)
NK(CD56
+
)
9.4(4.9;17.6) 6,1(3.3;14.8) 10.38(6.35;23.13)
ΔNK
5.3(-1.25;7.9) -0,1(-0.84;5) 2.98(-2.49;16.93)
ΔNKT
0.005(-0.55;-1.51) -0,34(-0.89; 2.66) 0.17(0.00-1.47)
Collection
1
Collection 2 Collection 1 Collection 2 Colletion
1
Collection
2
Collection date
(D+)
15(14;17) 23(18.5;24.5) 14(13.5;15.25) 21(16.75;24.25) 16(15;18) 23(22;25)
Leukocytes
x10
3
/µl
1.06
(0.74;2.29)
3.10
(1.30;4.99)
2.29
(1.54;3.30)
3.12
(0.97;6.15)
0.74
(0.57;1.06)
2.88
(1.3;3.4)
NK(CD56
+
)
6.2
(3.7;15.6)
7.6
(4.7;24.17)
6.2
(1.6;16.1)
5.6
(3.4;12.31)
6.2
(4.6;15.8)
9.1
(6.35;23.13)
NKT(CD56
+
/CD3
+
)
1.51
(0.10;2.78)
1.6
(0.27;3.44)
2.68
(0.6;5.2)
2.2
(0.0;3.8)
0.62
(0.0;2.11)
1.6
(0.36;2.74)
209
Table 4 – Comparisons of values between patients without cGVHD and
with cGVHD (p values by the Mann-Whitney test)
Without cGVHD
cGVHD p
Engraftment(D+)
14.5(12;16)
20(17;22) <0.001
CD34(x10
6
/kg) dose
4.6(2.74;11.5) 5.7(4.4;7.5) 0.488
NK Collection 1
9.01(3.1;16.28) 5.6(4.6;14.6) 0.856
NK Collection 2
6.9(3.4;12.3) 20.57(7.07;32.27)
0.056
ΔNK
-0.52(-3.13;2.98)
15.94(2.96; 26.67) 0.006
NKT Collection 1
2.34(0.0;3.29) 0.62(0.21; 1.51) 0.360
NKT Collection 2
1.11(0.0;3.31) 1.68(0.98;4.5) 0.375
ΔNKT
0.0(-0.89;0.17) 1.46(0.01;1.66) 0.085
cGVHD: chronic GVHD; NK Collection 1: NK cell count at collection 1; NK
Collection 2: NK cell count at collection 2; ΔNK= NK Collection 2 - NK
Collection 1; NKT Collection 1: NKT cell count at collection 1; NKT Collection
2: NKT cell count at collection 2; ΔNKT: NKT Collection 2 - NKT Collection 1.
210
Graphic 1. Comparison between patients with and without cGVHD in relation to
engraftment
Patients with chronic GVHD had a setting median at day 20 post-transplantation, while patients
who did not develop chronic GVHD had an engraftment median of 14.3 days post-
transplantation. There is a significant association between later engraftment and cGVHD (p<
.001).
yes no
Chronic GVHD
10
12
14
16
18
20
22
engr
aftm
ent
(D+)
211
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
CcGVHD ScGVHD
ΔNKP ΔNKS
Graphic 2. Comparison between patients with cGVHD and without cGVHD in relation to
ΔNK.
ΔNK = NK collection 2 – NK collection 1; ΔNKS = absence of quantitative progression between
the two collections (ΔNK with negative values to zero); ΔNKP = quantitative progression
between the two collections (ΔNK with positive values). Of the patients with cGVHD, all had a
quantitative progression between the first and the second collection (7 patients = 100%); of the
patients without cGVHD, only 4 had a quantitative progression between the first and the second
collection (36%). Patients with cGVHD have a greater ΔNKP (p=.013).
212
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
CcGVHD ScGVHD
ΔNKTP ΔNKTS
Graphic 3. Comparison between patients with cGVHD and without cGVHD in relation to
ΔNKT
ΔNKT = NK collection 2 – NK collection 1; ΔNKTS = absence of quantitative progression
between the two collections (ΔNKT with negative values to zero); ΔNKTP = quantitative
progression between the two collections (ΔNKT with positive values). Of the patients with
cGVHD, 6 (85.7%) had a quantitative progression between the first and second collection. Of
the patients without cGVHD, only 3 (27%) had a quantitative progression between the first and
the second collection. Patients with cGVHD have greater ΔNKTP (p=.050).
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