Michael Ulbrich

• Der permanente Hypoparathyreoidismus ist charakterisiert durch eine unzureichende Produktion des Peptidhormons Parathormon. Die häufigste Ursache für einen Hypoparathyreoidismus sind Operationen im Halsbereich. Nach Schätzungen des Statistischen Bundesamtes kommen allein in Deutschland jährlich 500-4000 Neuerkrankungen hinzu. Die aus Kalzium und Vitamin D-Analoga bestehende Standardtherapie kann den Kalziumverlust durch die Niere nicht verhindern. Langfristig führt diese chronische Hyperkalzurie zur Niereninsuffizienz. Die bei anderenDer permanente Hypoparathyreoidismus ist charakterisiert durch eine unzureichende Produktion des Peptidhormons Parathormon. Die häufigste Ursache für einen Hypoparathyreoidismus sind Operationen im Halsbereich. Nach Schätzungen des Statistischen Bundesamtes kommen allein in Deutschland jährlich 500-4000 Neuerkrankungen hinzu. Die aus Kalzium und Vitamin D-Analoga bestehende Standardtherapie kann den Kalziumverlust durch die Niere nicht verhindern. Langfristig führt diese chronische Hyperkalzurie zur Niereninsuffizienz. Die bei anderen Hormonmangel-Erkrankungen wie Nebenniereninsuffizienz, Hypothyreose und Diabetes mellitus sehr erfolgreiche Hormonsubstitution befindet sich bei der Behandlung des Hypoparathyreoidismus noch im experimentellen Stadium. Einen Sonderfall der Hormonsubstitution stellt die Transplantation dar. Durch die Ãœbertragung von Nebenschilddrüsengewebe wird die tagesrhythmische Parathormonsekretion wiederhergestellt. Im Gegensatz zur Autotransplantation, bei der nach Schilddrüsenoperationen Teile der eigenen Nebenschilddrüse vom Halsbereich in die Unterarmmuskulatur verlegt werden, kommt es bei der Allotransplantation (hier sind Transplantat und Empfänger genetisch nicht identisch) zur gefürchteten Abstoßung. Nur die dauerhafte Einnahme nebenwirkungsreicher immunsuppressiver Medikamente kann diese Immunantwort unterdrücken. Aus diesem Grund werden allogene Nebenschilddrüsentransplantationen in der Klinik auch nur in solchen Fällen durchgeführt, in denen der hypoparathyreoide Patient bereits transplantiert ist und daher ohnehin Immunsuppressiva erhält. Zur Immunologie der Abstoßung allogener Nebenschilddrüsentransplantate liegen kaum experimentelle Daten vor. In der vorliegenden Arbeit wurde insbesondere das Zusammenspiel von T-Lymphozyten und Makrophagen bei der Zerstörung von Nebenschilddrüsentransplantaten untersucht. Es scheint, dass die das Transplantat infiltrierenden Makrophagen neben ihrer Fähigkeit zur Antigenpräsentation auch als Effektorzellen an der Transplantatzerstörung beteiligt sind und dass dies durch aktivierte T-Lymphozyten gesteuert wird. In syngenen und allogenen Nebenschilddrüsentransplantaten, d.h. Transplantate, die zum Empfänger genetisch identisch bzw. nicht-identisch sind, wurden aktivierte Makrophagen nachgewiesen, die MHC-Klasse-II-Moleküle und kostimulatorische Moleküle auf der Zelloberfläche exprimieren. Zwischen Tag 3 und Tag 11 nach Transplantation befanden sich aktivierte T-Lymphozyten in den allogenen Transplantaten und zwischen Tag 4 und Tag 15 waren iNOS-positive Makrophagen als mögliche Effektorzellen nachzuweisen. Im Gegensatz dazu wurden in syngenen Nebenschilddrüsentransplantaten zwar aktivierte Makrophagen, aber keine aktivierten T-Lymphozyten nachgewiesen. Die aktivierten Makrophagen waren zudem nicht iNOS-positiv. Bei der Transplantatabstoßung handelt es sich um eine von T-Lymphozyten vermittelte Immunantwort. Um dies auch am Modell der heterotopen Nebenschilddrüsentransplantation zu untersuchen – hierzu werden die Nebenschilddrüsentransplantate unter die Nierenkapsel gelegt – wurden hypokalzämische Tiere mit dem für T-Lymphozyten immunogenen Peptid P1 sieben Tage vor Transplantation immunisiert. Wie erwartet, verkürzte sich die Transplantatfunktionszeit in diesen sensibilisierten Tieren von 15.8±1.8 Tagen auf 9.4±0.9 Tage. Das Muster der Zellinfiltration war ähnlich dem nicht-sensibilisierter Tiere. Wieder kam es kurz nach der Präsenz aktivierter T-Lymphozyten zum Auftreten iNOS-positiver Makrophagen, die bis zur vollständigen Zerstörung in den allogenen Nebenschilddrüsentransplantaten blieben. Aufgrund der Daten dieser Arbeit wird vermutet, dass die aktivierten Makrophagen bestimmte Signale von den aktivierten T-Lymphozyten erhalten, woraufhin diese das zur Produktion des zellschädigenden Stickstoffmonoxids (NO) notwendige Enzym iNOS exprimieren. Diese Ergebnisse deuten auf eine sehr eng abgestimmte Interaktion zwischen Makrophagen und T-Lymphozyten im Transplantat hin, die bisher so nicht beschrieben ist. Nebenschilddrüsentransplantate stellen somit ein attraktives Modell zur detaillierten Analyse der Immunologie der Transplantatabstoßung dar. Auch ist dieses Modell geeignet, insbesondere solche therapeutischen Strategien zu testen, die die Interaktion zwischen Makrophagen und T-Lymphozyten gezielt stören.…
• Parathyroid insufficiency (termed as hypoparathyroidism) causes a combination of symptoms due to inadequate parathyroid hormone production. The parathyroid hormone is a small peptide that mainly controls calcium and phosphorus homeostasis. Hypoparathyroidism represents a severe complication of thyroid and parathyroid surgery: 1-2% of patients after partial thyroid resection and up to 5% of patients after thyroidectomy will develop permanent hypoparathyroidism. Standard treatment of hypoparathyroidism consists of calcium and vitamin D (orParathyroid insufficiency (termed as hypoparathyroidism) causes a combination of symptoms due to inadequate parathyroid hormone production. The parathyroid hormone is a small peptide that mainly controls calcium and phosphorus homeostasis. Hypoparathyroidism represents a severe complication of thyroid and parathyroid surgery: 1-2% of patients after partial thyroid resection and up to 5% of patients after thyroidectomy will develop permanent hypoparathyroidism. Standard treatment of hypoparathyroidism consists of calcium and vitamin D (or vitamin D analogs), but this therapy does not replace the actual missing hormone. As a result patients with parathyroid insufficiency will develop hypercalcaemia with organ calcification and renal insufficiency. Parathyroid autotransplantation is useful to prevent permanent hypoparathyroidism after subtotal and total thyroidectomy for benign or even malignant conditions of the thyroid. Allogeneic transplantation of parathyroid tissue may also represent a curative treatment for all patients where parathyroid autotransplantation is not possible. However, the main disadvantage of parathyroid allografts is the need of immunosuppression to prevent rejection. The underlying cellular processes leading to rejection of parathyroid allografts are unknown in detail and only little information has been found in literature. In this study the interaction between T-lymphocytes and macrophages leading to allograft rejection was analysed. It seems that allograft-infiltrating macrophages demonstrate the ability to present antigens and to act as effector cells during allograft destruction. Their development to effector cells may be mediated by activated T-lymphocytes. Activated Macrophages (positive for MHC class II, CD80 and CD86) demonstrated predominance within the cell infiltrates of both syngeneic and allogeneic parathyroid grafts. Between day 3 and day 11 after transplantation activated T-lymphocytes, and between day 4 and day 15 iNOS (inducible Nitric Oxide Synthase)-positive macrophages were present in allografts. In contrast, syngeneic grafts contained non-activated T-Lymphocytes as well as activated but iNOS-negative macrophages. It is well known that iNOS expression is correlated with cellular damage and cytotoxicity. Since alloreactive CD4-positive T-lymphocytes play a central role in allograft rejection, they were analysed in the model of heterotopic parathyroid transplantation where parathyroid glands were placed under the kidney capsule of hypocalcaemic Lewis rats. The activation of alloreactive T-lymphocytes was induced by immunisation with the immunogeneic peptide P1 seven days prior to transplantation. As expected, P1 immunised animals rejected their allografts within 9.4±0.9 days instead of 15.8±1.8 days in non-immunised animals. The dynamics of cell infiltration of allografts were comparable in both groups. Shortly after the presence of alloreactive T-lymphocytes in the graft, activated and iNOS-positive macrophages appeared. They remained in the transplanted parathyroids until the complete destruction of the allografts. The data presented in this study demonstrate that activated macrophages need the contact with alloreactive T-lymphocytes in order to express the enzyme iNOS. These iNOS-positive activated macrophages could play a central role in destruction of allogeneic parathyroid grafts.…