THE PROBLEM OF HEART TRANSPLANT REJECTION AND WAYS OF OPTIMIZING THE ASSESSMENT OF ENDOMYOCARDIAL BIOPSY RESULTS

Cover Page

Abstract


The following article describes tactics of recipient management when a rejection episode of a heart transplant is being suspected. We have discovered some new figures to assess biopsy samples through computerised morphometric study, which can both improve and clarify biopsy results. CD3+ (T-cells) and CD 68+ (macrophages) figures make it possible to determine the extent of transplant rejection in accordance with the International Society for Heart and Lung Transplantation diagnostic criteria (sensitivity 91%, specificity 91%).

Введение Одной из ведущих причин смерти в течение первых трех лет после трансплантации являет- ся отторжение сердечного трансплантата [1, 2]. Острое клеточное отторжение в течение пер- вого года жизни реципиентов встречается в 20- 40% случаев, гуморальное - в 10% случаев [1, 2]. Острое клеточное отторжение развивается, как правило, в период от 1 недели до 6 месяцев, острое гуморальное-от нескольких дней до 4-х недель после трансплантации сердца в организ- ме сенсибилизированного реципиента [1, 2]. Хроническое отторжение наблюдается от 6 месяцев и более. Большинство пациентов при отторжении не имеет клинических проявлений, что требует регулярного проведения эндомио- кардиальной биопсии (ЭМБ) [1, 2] . Проведение ЭМБ с последующей гистологи- ческой и иммуногистохимической оценкой ма- териала считается основным стандартизирован- ным методом выявления и оценки степени тя- жести отторжения [1, 2]. Несмотря на то, что ЭМБ представляет собой единственный стан- дартизированный метод диагностики отторжения, в ряде случаев она может привести к проти- воречивой субъективной оценке степени оттор- жения и интерпретации образцов биопсии меж- ду патологами [1, 2]. Материалы и методы В ГБУЗ «НИИ-ККБ №1 им. проф. С.В. Очаповского» проводилась научно- исследовательская работа, целью которой был иммуногистохимический подсчет одноядерных воспалительных клеток в 309 биоптатах с после- дующим сопоставлением с каждой степенью от- торжения. Все биоптаты были разделены на 4 группы: группа № 1 (n = 150) - образцы, в кото- рых не наблюдалось признаков клеточного и гу- морального отторжения (ACR 0, AMR 0); груп- па № 2 (n = 90) - биоптаты с клеточным оттор- жением 1 степени (ACR 1); группа № 3 (n = 45) образцы, соответствующие клеточному оттор- жению 2 степени (ACR2), группа № 4 (n = 24) биоптаты с гуморальным отторжением (AMR 1). С помощью компьютерного морфометри- ческого анализа оценивали площадь биопта- та, площадь инфильтрата, затем процентное содержание СD3+ (Т-лимфоцитов), CD20+ (В-лимфоцитов), CD68+ (макрофагов), С4d (компонента комплемента), С3d (компонента комплемента). Результаты и их обсуждение Существует ряд проблем при интерпретации результатов эндомиокардиальной биопсии. Так, с гистологической точки зрения, результаты би- опсии, расцениваемые в соответствии с клас- сификацией клеточного отторжения как ACR 0 (без признаков клеточного отторжения) мо- гут быть противоречивыми, так как те же дан- ные, полученные из более глубокого слоя мио- карда, будут расценены как ACR 1 (клеточное отторжение 1 степени) или даже ACR 2 (кле- точное отторжение 2 степени), в зависимости от количества и площади охвата инфильтра- та и миоцитарных повреждений. В другом слу- чае - небольшая область с менее компактно- распространенным клеточным инфильтратом между миоцитами может быть определена как диффузный процесс одними патологами, а дру- гими - как фокусный очаг, если основываться на утверждениях, что эта область представляет со- бой только малую часть одного из четырех фраг- ментов биопсии. Более того, присутствие вну- тритканевого инфильтрата с сопровождающим- ся фиброзом или старым миоцитарным повреж- дением может быть достоверно сложно или невозможно классифицировать - это могут быть последствия предыдущей биопсии, либо преды- дущие ишемические повреждения с реактивным воспаленным инфильтратом, или частично вы- леченный очаг клеточного отторжения с соот- ветствующей структурой [4]. Проведение процедуры биопсии может быть сопряжено с артефактами, что также отразит- ся на постановке диагноза в преувеличении или недооценке степени отторжения. Первая кате- гория артефактов может быть связана с техни- кой биопсии. Вторая категория артефактов от- носится к предтрансплантационному периоду, что является следствием периода ишемии меж- ду извлечением сердца из организма донора и трансплантацией реципиенту. Третья категория артефактов является следствием предыдущих биопсий [5]. Причина сложности диагностики гуморального отторжения заключается в том, что гистологические признаки этого серьезно- го осложнения обычно очень «неуловимы» или даже почти полностью отсутствуют [6]. В 10-20% случаев биопсия показывает вос- палительные инфильтраты из мононуклеаров в эндокарде. Многие патоморфологи расценива- ют проявление эффекта Quilty с развитием кле- точного отторжения [7]. Все изложенное требует поиска объективной оценки результатов ЭМБ. Результаты проведенного нами количествен- ного анализа показали, что с увеличением сте- пени клеточного отторжения отмечается нарас- тание степени выраженности клеточного ин- фильтрата, т.е. возрастает процентное содер- жание Т- и В- лимфоцитов, макрофагов, ком- понентов комплемента С3d и С4d. В воспали- тельных инфильтратах при клеточном оттор- жении преобладают преимущественно CD3+ (Т-лимфоциты) и CD68+ (макрофаги), в мень- шей степени -CD20+ (В-лимфоциты). При гу- моральном отторжении также преоблада- ют в клеточном инфильтрате преимуществен- но CD3+ (Т-лимфоциты) и CD68+ (макрофа- ги). Процент содержания клеток в воспалитель- ном инфильтрате при гуморальном отторжении выше, чем при клеточном отторжении. Результаты дискриминантного анализа по- казали, что наилучшая разделительная способ- ность при отторжении с целью дифференциров- ки групп принадлежит CD3+ (Т-лимфоцитам) и CD68+ (макрофагам). Чем ближе значе- ния показателей CD3+ (Т-лимфоцитов) и CD68+(макрофагов) исследуемого реципиента к одному из пороговых уровней, тем с большей вероятностью этого реципиента можно отне- сти к соответствующей группе отторжения. Для группы ACR0 пороговые значения составили: CD3+ (Т-лимфоцитов)-(0,98 %), CD68+ (макро- фагов) ˗ (0,34 %); для группы ACR1: CD3+(Т- лимфоциты) -(2,03 %), CD68+ (макрофаги) -0,90 %; для группы ACR2: CD3+(Т-лимфоциты) -(3,4 %), CD68+(макрофаги)-(1,35 %); для группы AMR1: CD3-(4,75 %), CD68 (1,4 %). Иммуногистохимический подсчет клеток CD68+ (ма- крофаги) и CD3+ (Т-лимфоциты) показал вы- сокую чувствительность (91%) и специфич- ность (91%) в прогнозировании степени оттор- жения. ROC-анализ CD3+ (Т-лимфоцитов) в диагностике отторжения показал: вероятность болезни при положительном диагнозе - 90,5%, вероятность болезни при отрицательном диа- гнозе - 8%, AUC 90% (отличный классифика- тор), относительные риски 11,3 (рис. 1). ROC - анализ CD68 + (макрофагов) в диагностике от- торжения показал: вероятность болезни при по- ложительном диагнозе - 90,5%, вероятность бо- лезни при отрицательном диагнозе - 8%, AUC 90 % (отличный классификатор), относитель- ные риски 11,3 (рис. 2). Мы представлям применение расчетных по- казателей в клинической практике. Пациент, П., 19 лет. С 2012 г. установлен ди- агноз дилатационной кардиомиопатии, в апреле того же года в связи с ХСН IV ФК по NYHA вы- полнена операция трансплантации сердца. Ран- ний послеоперационный период протекал без осложнений. На протяжении последующих 5 лет реципиент планово госпитализировался в кар- диологическое отделение в соответствии с гра- фиком выполнения ЭМБ и коронароангиогра- фии. В течение этого периода эпизоды отторже- ния не наблюдались, состояние коронарного рус- ла удовлетворительное; результаты эхокардио- графии (ЭХО-кг) с оценкой глобальной сокра- тимости, параметры импульсно-волновой (PW) и тканевой допплерографии (PW-TDI) значимо не выходили за рамки нормативных значений. После оперативного вмешательства до настоя- щего времени реципиент находился на базовой иммуносупрессивной трехкомпонентной тера- пии: глюкокортикотикостероиды, ингибиторы кальциневрина, цитостатитки. Дополнительно принимал липидснижающие препараты, инги- биторы протонной помпы. К апрелю 2017 г. объ- ективный статус пациента соответствовал I ФК по NYHA. В июне 2017 г. стал отмечать ухудшение, присоединились жалобы на одышку, сни- жение толерантности к физической нагрузке, в связи с чем обратился к кардиологу поликлини- ки ГБУЗ «НИИ-ККБ №1 им. С.В. Очаповско- го». На амбулаторном приеме выполнены: ЭКГ, ЭХО-кг, ОАК, биохимия крови, оценка уровня такролимуса. Результаты ЭХО-кг в сравнении с предыдущими выявили снижение фракции вы- броса (ФВ) с 60% до 40%, нарастание недоста- точности митрального клапана, присоединение легочной гипертензии, выпот в полости пери- карда, плевральных синусах, умеренную дилата- цию предсердий и правого желудочка. Отрица- тельная динамика по данным ЭХО-кг, ухудше- ние состояния указывали на отторжение транс- плантата, что потребовало экстренной госпи- тализации для выполнения ЭМБ и уточнения диагноза. На госпитальном этапе выполнялся спектр основных и дополнительных диагности- ческих исследований в соответствии с рекомен- дациями ISHLT при подозрении на клеточное и гуморальное отторжение: ЭМБ с исследовани- ем срезов с помощью световой микроскопии и иммуногистохимического исследования, оцен- ка антител к комплексу HLA, ОАК, ОАМ, био- химии крови, контроль ЭХО-кг [3]. Результаты ЭМБ с помощью световой микроскопии выяви- ли острое клеточное отторжение ACR 1 степе- ни и отсутствие признаков гуморального оттор- жения в соответствии с критериями ISHLT ди- агноза клеточного отторжения от 2004 г. и гумо- рального отторжения от 2004 г., пересмотра кри- териев от 2013 г. Выполнялась дополнительно методика speckle-tracking echocardiography при подозрении на криз отторжения с целью получе- ния более полной информации о миокардиаль- ной функции желудочков. В дальнейшем био- птат подвергся иммуногистохимическому ис- следованию - признаков гуморального оттор- жения выявлено не было. Не были выявлены также антитела I и II класса к комплексу HLA. Несмотря на отрицательные результаты от вы- полненных ранее диагностических процедур, мы провели количественную оценку клеточного инфильтрата биоптата от 12.07.2017 с помощью компьютерного морфометрического анализа. Количественный подсчет клеток выявил: СD 3+ (Т-лимфоциты) -3,1%, СD 20+( В-лимфоциты) -6,5 %, C3d -2,23%, C4d -2,17%, CD 68+(макрофаги) -1,3%. Сопоставляя эти данные с резуль- татами нашей научно-исследовательской рабо- ты, а также критериями диагноза отторжения ISHLT, количественные параметры соответ- Таблица 1 Результаты динамического наблюдения параметров трансторакальной, импульсно-волновой и тканевой допплерографии у реципиента с подозрением на криз отторжения Параметры 12.07.2017 18.07.2017 21.07.2017 03.08.2017 КДР ЛЖ, мм 50 50 49 48 КДО ЛЖ, мл 115 115 102 115 КСО ЛЖ, мл 67 63 46,7 53 ФВ,% 40-42 45-46 50-52 52-53 ПЖ, мм 34 34 33 30 СДЛА, мм рт.ст. 45 45 40 35 Е,см/сек 127 120 120 118 А,см/сек 67,5 60 58 59 Е/А 1,9 2,0 2,0 2,0 S лж,см/сек 7,8 7,9 8,7 9,0 S пж, сек 11,3 11,3 11,5 12,0 Е/Em лж 6,3 6,0 6,0 5,8 GLSLV, % -7,0 -9,2 -11,0 -14,0 RadSLV, % 15,0 23,49 25,00 25,00 CirSLV, % -17,00 -19,00 -19,88 -23,00 Rot base,˚ -1,7 -4,3 -5,5 -10,0 Rot аpex,˚ 1,0 4,4 5,7 7,2 Twist˚ 2,17 7,66 10,67 17,00 Примечание: КДР ЛЖ - конечный диастолический размер левого желудочка, КДО ДЖ - конечный диастолический объем левого желудочка, КСО ЛЖ - конечный систолический объем левого желудочка, ФВ - фракция выброса, ПЖ - полость правого желудочка,СДЛА - систолическое давление в легочной артерии,Е- пик раннего диастолического наполнения,А - пик позднего диастолического наполнения,Е/А - соотношение пиков раннего и позднего наполнения,S - систолический пик левого и правого желудочков,Е/Еm - соотношение пиков раннего диастолического наполнения к раннедиастолическому смещению тканей митрального кольца, GLSLV - пиковый продольный систолический стрейн левого желудочка, RadSLV - радиарный систолический стрейн левого желудочка, CirSLV - циркулярный систолический стрейн левого желудочка, Rot base - ротация базальных сегментов,Rot apex - ротация верхушечных сегментов,Twist - скручивание левого желудочка. ствуют гуморальному отторжению. Несмотря на продолжающийся диагности- ческий поиск, пульс-терапия глюкокортикосте- роидами 1000 мг внутривенно №3 была нача- та сразу же после получения результатов ЭМБ с помощью световой микроскопии с последую- щим переводом на пероральный прием и посте- пенным снижением дозы. В течение 6 дней на фоне проводимой терапии отмечалась положи- тельная клиническая динамика, а также увели- чение ФВ с 40% до 45-46%, по данным speckle- tracking echocardiography - улучшение функ- ции циркулярных, радиарных волокон, механи- ки сердца, но сохранялась сниженной продоль- ная функция миокарда (таблица 1). К 9 дню те- рапии ФВ увеличилась до 50-52%, но сохраня- лась сниженной функция продольных волокон, функция циркулярных, радиарных волокон и механика сердца были восстановлены (таблица 1). На 21-й день терапии ФВ увеличилась до 52- 53%, повысилась толерантность к физической нагрузке, но сохранялась сниженной функция продольных волокон, недостаточность митраль- ного клапана, умеренная легочная гипертензия. Продолжен пероральный прием глюкокортико- стероидов (метипред 4 мг 7 таблеток) с последу- ющим уменьшением дозы, ингибиторы кальци- неврина (такролимус 1,5 мг х 2 раза в день), ци- тостатики (микофеноловая кислота, микофено- лат мофетил 1000 мг х 2 раза вдень). Решение об уменьшении дозы глюкокортикостероидов при- нимается в соответствии с результатами ЭХО- кг и методики speckle-trаcking echocardiography. ЭМБ планируется в динамике через 3 недели. Анализ клинического наблюдения Как известно из источников мировой лите- ратуры, между морфологическими изменени- ями при остром, клеточном и гуморальном от- торжении и параметрами ЭХО-кг, методики speckle-tracking echocardiography существует взаимосвязь [8-10]. Изменения, выявленные при ЭХО-кг у реципиента, указывали на криз гуморального отторжения: снижение ФВ ле- вого желудочка, дилатация и снижение фракции правого желудочка, недостаточность ми- трального клапана; умеренная легочная гипер- тензия. Результаты методики speckle-tracking echocardiography выявили выраженное нару- шение функции продольных волокон, а также циркулярных, радиарных волокон левого же- лудочка, продольных волокон правого желу- дочка, механики сердца. Такие изменения ми- окардиальной функции также больше указы- вают на гуморальное отторжение. Наличие клинических проявлений у наше- го реципиента, результаты ЭХО-кг, speckle- tracking echocardiography не исключали либо острого клеточного отторжения более высоких градаций, более 1 степени, либо наличие сме- шанного отторжения или присутствие гумо- рального отторжения AMR 1-2 степени, что по- способствовало продолжению диагностическо- го поиска. Компьютерный морфометрический анализ выявил признаки гуморального оттор- жения. Выводы Отрицательные результаты, полученные при эндомиокардиальной биопсии, не исключают криза отторжения. Своевременная коррекция иммуносупрес- сивной терапии способствует быстрому купиро- ванию криза отторжения и улучшению отдален- ных результатов. Реципиенты нуждаются в регулярном мони- торинге оценки жизнеспособности сердечного трансплантата с помощью неинвазивных мето- дов исследования в центрах трансплантологии (ЭХО-кг, speckle-tracking echocardiography). При несоответствии между клиническими проявлениями, результатами дополнительных исследований и эндомиокардиальной биопсии можно рекомендовать количественную оценку клеточного инфильтрата биоптатов. Подходккаждомуизреципиентовдолженбыть индивидуальным и мультидисциплинарным.

T V Stavenchuk

Email: brilliant595@yandex.ru

E D Kosmachova

Email: kosmachova_h@mail.ru

I A Shelestova

Email: inshel@mail.ru

A A Slavinsky

Email: al-slavinsky@mail.ru

E A Terman

A A Verevkin

Email: vilehand111@gmail.com

L A Medvedeva

K O Barbuhatty

Email: barbuhatty_k@mail.ru

Z G Tatarintseva

V A Porchanov

Email: kkb1@mail.ru

  1. Пациент с трансплантированным сердцем: руководство для врачей по ведению пациентов, перенесших трансплантацию сердца / С. В. Готье, А. О. Шевченко, В. Н. Попцов. М. - Тверь: Триада, 2014: 144с.
  2. Шумаков В.И. Трансплантология. 2-е издание: учебное пособие. Манн, Иванов и Фербер, 2006. 544с.
  3. Costanzo M.R. [et al.] The International Society of Heart and Lung Transplantation Guidelines for the care of heart transplant recipients J. Heart Lung Transplant. 2010. Vol. 29, N 8. P. 914-956.
  4. Bocchi E.A. [et al.] Immunohistochemical Quantification of inflammatory Cells in Endomyocardial Biopsy fragments after heart transplantation: a new potentional method to improve the diagnosis of rejection after heart transplantation. Transplant. Proc. 2014. Vol. 46, N 5. P. 1489-1496.
  5. Nair V., Butany J. Heart transplant biopsies: interpretation and significance. J Сlin Pathol. 2010. Vol. 63, N 1. P. 12-20.
  6. Куприянова А.Г. [и др.] Ускоренное гуморальное отторжение аллотрансплантата сердца. Вестн. трансплантол и искусств органов. 2011. Т. 13, № 2. С. 70-77.
  7. Ильинский, И. М. [и др.] Гистологическая характеристика эффекта QUILTY Вестн. трансплантол и искусств органов. 2015. Т. 17, № 3. С. 14-23.
  8. Шиллер Н.Б. Эхокардиография пересаженного сердца / Н. Б. Шиллер, Ю. С. Соболь, Р. Я. Абдуллаев // Междунар. мед. журн. 2006. Т. 12, № 4. С. 103-108.
  9. Clemmensen T.S. [et. al.] Changes in longitudinal myocardial deformation during acute cardiac rejection: the clinical role of two-dimensional speckle-tracking echocardiography J Am Soc Echocardiogr. 2015. Vol. 28, N 3. P. 330-339.
  10. Ciliberto, G. R. [et al.] Acute rejection after heart transplantation: noninvasive echocardiographic evaluation.J Am Coll Cardiol.1994. Vol. 23 №5. Р. 1156-1161.

Views

Abstract - 134

PDF (Russian) - 251

PlumX


Copyright (c) 2017 Stavenchuk T.V., Kosmachova E.D., Shelestova I.A., Slavinsky A.A., Terman E.A., Verevkin A.A., Medvedeva L.A., Barbuhatty K.O., Tatarintseva Z.G., Porchanov V.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.