Advances in immune monitoring in kidney transplantation

Abstract

El trasplantament renal (TR) és la millor estratègia terapèutica pels pacients amb malaltia renal crònica, i té l’objectiu de proporcionar una funció renal estable a llarg termini. Malgrat això, la supervivència de l’empelt renal és limitada en el temps, i el desenvolupament de rebuig mediat per anticossos (RMA) és una causa prevalent de pèrdua de l’empelt renal. La detecció d’anticossos dirigits a antígens HLA presents en el donant (HLA-ADS) s’ha associat clàssicament al RMA. Malgrat això, existeixen casos de RMA en els quals els HLA-ADS no són detectables, el que suggereix que altres mecanismes de dany també podrien ser rellevants. L’ús de fàrmacs immunosupressors té com a objectiu la prevenció del rebuig immunològic de l’empelt, però el seu ús pot associar-se amb el desenvolupament d’efectes secundaris. Per això, els canvis en la pauta immunosupressora són freqüents, però el seu impacte en la distribució de poblacions limfocitàries en sang perifèrica i el desenvolupament de HLA-ADS no ha sigut ben estudiat encara. L’objectiu principal d’aquesta tesi doctoral és avaluar si la monitorització immunològica de receptors de TR, en un esforç integratiu que inclogui l’anàlisi dels anticossos HLA i no HLA, les incompatibilitats per epítops HLA i les poblacions limfocitàries en sang perifèrica, permet definir millor el seu risc immunològic. En els primers dos estudis, es van avaluar dos canvis de pauta immunosupressora: la retirada d’esteroides (RE) i la conversió a inhibidors de mTOR (C-imTOR). Ambdues estratègies es van mostrar eficaces considerant la funció renal de l’empelt i la prevenció del desenvolupament de HLA-ADS, i van provocar una redistribució significativa de poblacions limfocitàries en sang perifèrica. La RE va impactar principalment a les subpoblacions de cèl·lules B, mentre que la C-imTOR ho va fer a les subpoblacions de cèl·lules NK. En el tercer estudi, ens vam proposar analitzar el paper dels anticossos HLA i no HLA i l’anàlisi de les incompatibilitats per epítops HLA en el desenvolupament de RMA. Gairebé un terç dels TR amb RMA no van mostrar HLA-ADS, però cap anticòs no HLA es va associar amb aquests casos. Aquests TR van mostrar menor nombre d’incompatibilitats per epítops HLA de classe II comparats amb els TR amb RMA i HLA-ADS, contradient la possibilitat que en aquests casos hi hagi HLA-ADS no detectats. La detecció d’anticossos dirigits al receptor-1 de la angiotensina-II abans del trasplantament es va associar amb el desenvolupament de RMA en presència de HLA-ADS, suggerint que els HLA-ADS i els anticossos dirigits al receptor-1 de la angiotensina-II poden funcionar de manera sinèrgica. Finalment, l’anàlisi de les incompatibilitats per epítops HLA va ser més eficaç que l’anàlisi clàssic d’incompatibilitats per antígens HLA per a predir el desenvolupament de HLA-ADS de novo. En conclusió, els resultats d’aquesta tesi doctoral corroboren que la monitorització immunològica en receptors de TR és eficaç per tal d’estratificar millor el seu risc immunològic.

El trasplante renal (TR) es la mejor estrategia terapéutica para los pacientes con enfermedad renal crónica, y tiene el objetivo de proporcionar una función renal estable a largo plazo. Sin embargo, la supervivencia del injerto es todavía limitada en el tiempo, y el desarrollo de rechazo mediado por anticuerpos (RMA) es una causa prevalente de pérdida del injerto renal. La detección de anticuerpos dirigidos a antígenos HLA presentes en el donante (HLA-ADS) ha sido clásicamente asociada al RMA. Sin embargo, existen casos de RMA en los cuáles no hay HLA-ADS detectables, lo que sugiere que otros mecanismos de daño también pueden ser relevantes. El uso de fármacos inmunosupresores busca prevenir el rechazo inmunológico del injerto, pero su uso puede asociarse con el desarrollo de efectos secundarios. Por ello, los cambios en la pauta inmunosupresora son frecuentes, pero su impacto en la distribución de poblaciones linfocitarias en sangre periférica y el desarrollo de HLA-ADS no ha sido dilucidado todavía. El objetivo principal de esta tesis doctoral es evaluar si la monitorización inmunológica de receptores de TR, en un esfuerzo combinado que incluya anticuerpos HLA y no-HLA, análisis de incompatibilidades por epítopos HLA y de poblaciones linfocitarias en sangre periférica, permite definir mejor su riesgo inmunológico. En los dos primeros estudios, se evaluaron dos cambios de pauta inmunosupresora: la retirada de esteroides (RE) y la conversión a inhibidores del mTOR (C-imTOR). Ambas estrategias se mostraron eficaces a nivel de función renal y prevención de HLA-ADS, y provocaron una redistribución significativa de poblaciones linfocitarias en sangre periférica. La RE impactó principalmente en las subpoblaciones de células B, y la C-imTOR en las subpoblaciones de células NK. En el tercer estudio, nos propusimos analizar el papel en el desarrollo de RMA de los anticuerpos HLA y no-HLA y el análisis de incompatibilidades por epítopos HLA. Casi un tercio de los TR con RMA no mostraron HLA-ADS, pero ningún anticuerpo no-HLA se asoció con estos casos. Estos TR mostraron menor número de incompatibilidades por epítopos HLA de clase II comparados con los TR con RMA y HLA-ADS, contradiciendo la posibilidad de que en estos casos haya HLA-ADS no detectados. La detección pre-trasplante de anticuerpos contra el receptor-1 de la angiotensina-II (AT1R) se asoció con el desarrollo de RMA en presencia de HLA-ADS, sugiriendo que los HLA-ADS y los anticuerpos anti-AT1R pueden funcionar sinérgicamente. Finalmente, el análisis de incompatibilidades por epítopos HLA se mostró más eficaz que el análisis clásico de incompatibilidades por antígenos HLA para predecir el desarrollo de HLA-ADS de novo. En conclusión, los resultados de esta tesis doctoral corroboran que la monitorización inmunológica en receptores de TR es eficaz para estratificar mejor su riesgo inmunológico.

Kidney transplantation (KT) is the best therapeutic option for patients with end-stage renal disease and has the goal to provide long-term stable graft function to those patients. However, graft survival is still limited in time, and antibody-mediated rejection (ABMR) is nowadays recognised as a leading cause of allograft rejection and graft loss. Antibodies directed against HLA antigens present on the donor (HLA-DSA) have been classically associated with ABMR damage. Nevertheless, cases of ABMR without detectable HLA-DSA do exist, and this strengthens the hypothesis that other mechanisms of damage may be playing a role in those cases. The use of immunosuppressive drugs is intended to prevent the immunological rejection of the graft, but its use may be related to the development of serious drawbacks. Changes in the immunosuppression treatment after KT are frequent, but their impact on peripheral blood immune cells and HLA-DSA development has not been elucidated yet. The main aim of this doctoral thesis is to assess whether the immune monitoring of KT recipients in a combined effort comprising HLA and non-HLA antibodies, HLA epitope mismatch analysis and immune cells subpopulations may help to better tailor their immunological risk. In the first two studies, two changes in immunosuppressive treatment were evaluated: steroid withdrawal and conversion from tacrolimus to mTOR inhibitors. Both immunosuppressive strategies proved to be safe in terms of renal function and HLA-DSA development and triggered a significant redistribution of peripheral blood lymphocyte subsets. Steroid withdrawal mainly impacted the B-cell compartment, whereas conversion to mTOR inhibitors exerted its principal effects in the NK-cell niche. In the third study, we aimed to assess the role of HLA and non-HLA antibodies, together with HLA epitope mismatch analysis in the development of histological ABMR. Nearly a third of histological ABMR cases did not show circulating HLA-DSA at biopsy time, but no non-HLA antibody associated with these cases. Those patients presented lower class II and DRB HLA epitope mismatches compared with ABMR histology cases that presented HLA-DSA, dismissing the possibility of low, undetected HLA-DSA. The detection of pre-transplant antibodies against angiotensin-II type 1 receptor (AT1R) associated with the development of ABMR histology in the presence of HLA-DSA and suggested that HLA-DSA and AT1R antibodies may function in synergy. Finally, the analysis of HLA epitope mismatches proved to be better than the classical HLA antigen mismatches analysis for the prediction of de novo HLA-DSA development. To conclude, the results presented in this doctoral thesis support that immune monitoring in KT recipients is a useful tool for better immunological risk assessment.