In-vitro-Modell eines xenogenen Systems: Chronische Wirkungen induzierter versus präformierter Antikörper auf Herzmuskelzellkulturen von neonatalen Ratten

Fragestellung: Die klinische Herz-Xenotransplantation scheint
aufgrund vielfältiger wissenschaftlicher Fort-schritte
wahrscheinlicher zu werden, jedoch könnten präformierte natürliche
Antikörper, die ohne vorausgegangene Sensibilisierung im Blut
vorhanden sind und Antigene fremder Spezies erkennen, auch bei
therapeutischer Bewältigung der initialen hyperakuten
Abstoßungsreaktion zur anhaltenden Transplantatdysfunktion führen.
Tage bis Wochen nach Antigenerstkontakt käme es im xenogenen System
zusätzlich zur Bildung induzierter Antikörper, die gegen das
Fremdgewebe gerichtet sind. Ziel der vorliegenden Arbeit ist, an
spontan kontrahierenden Kardiomyozyten das Wirkungs-profil
präformierter natürlicher Antikörpern im Vergleich mit induzierten
Antikörpern (durch Verimpfung von Rattenherzgewebe oder
Rattenherzzellen in Kaninchen gewonnen) zu unter-suchen. Methodik:
Zu Kulturen spontan kontrahierender, neonataler
Rattenkardiomyozyten werden Seren zuge-geben, die präformierte oder
induzierte Antikörper enthalten (dialysierte, Elektrolyt-, pH-,
thermoäquilibrierte, mit Medium verdünnte Seren). Im Vergleich zu
den nativen Seren wer-den dieselben Seren nach Entfernung der
xenoreaktiven Antikörper aus den Seren (messbar durch den
Hämagglutinationstiter gegen Rattenerythrozyten) und/oder
Inaktivierung der Komplementkomponenten untersucht. Zum Einsatz
kommt einerseits humanes Serum mit ei-nem hohen Gehalt an
präformierten xenoreaktiven Antikörpern; Spenderserum wird hierbei
im Vergleich mit kommerziell erhältlichen
Humanimmunglobulinpräparationen eingesetzt. Andererseits wird Serum
mit einem hohen Gehalt an spezifischen induzierten Antikörpern
gegen Rattenherzepitope in den Inkubationsexperimenten verwandt.
Das Serum wurde nach Verimpfung von Rattenherzgewebe oder
Rattenherzzellen in Kaninchen gewonnen. Die Kontraktionen werden
über ein Phasenkontrastmikroskop mittels eines photoelektrischen
Systems registriert und videotechnisch dokumentiert. Als Parameter
der Kontraktilität dienen die Frequenz, Amplitude und
Kontraktions-/Relaxationsgeschwindigkeit. Das Ausmaß der
synzytialen Kopplung im Zellverband wird als Streuung der
Kontraktionsfrequenzen (Variati-onskoeffizienten, Tests nach
Hartley, Mann-Whitney und Cochran, Scatterdiagramme) ermit-telt.
Als Zytotoxizitätsparameter werden der zelluläre Gehalt an Kalium
und Protein sowie an energiereichen Phosphaten, die
Trypanblauaufnahme und die elektronenmikroskopisch er-fassbare
Ultrastruktur bestimmt. Der Nitritgehalt des Kulturüberstands als
Endprodukt des Stickoxidmetabolismus fungiert als ein Maß für die
Zellaktivierung. Ergebnisse: (1) Spontane Zellkontraktionen
neonataler Rattenkardiomyozyten kommen nach Gabe von Seren mit
präformierten natürlichen Antikörpern - einem stereotypen,
reproduzierbaren Mus-ter eines geänderten Schlagverhaltens folgend
- zu einem passageren Stillstand, der über eini-ge Minuten anhält
und spontan reversibel ist. Die Kontraktionen bleiben anschließend
über Stunden desynchronisiert in Gegenwart der präformierten
natürlichen Antikörper im Sinne einer Entkopplung des funktionellen
Synzytiums der Zellmonolayer; dabei bleiben die Kardi-omyozyten
vital, jedoch kommt es zu einer Zellaktivierung, kenntlich an einer
vermehrter zel-lulären Nitritproduktion. Absorption der spezifisch
gegen Rattenepitope gerichteten xenoreak-tiven Antikörper, nicht
aber Dekomplementierung der Seren verhindert die
Desynchronisati-on. (2) Seren mit induzierten Antikörpern führen
dagegen zeit- und konzentrationsabhängig zur Zytotoxizität bis zum
Zelltod der neonatalen Rattenkardiomyozyten. Hierfür sind sowohl
Komplementkomponenten als auch induzierte xenoreaktive Antikörper
erforderlich. Schlussfolgerungen: Präformierte natürliche
Antikörper könnten in vivo eine Dysfunktion xenogener
Herztrans-plantate im Sinne einer fehlenden synzytialen
Koordination der Kardiomyozyten auslösen. Induzierte Antikörper
haben eine zytotoxische Wirkung, die die Zellintegrität gefährdet.