The immune reconstitution following allogeneic hematopoietic stem cells transplant (allo-HSCT) and the resumption of thymic function strongly affect the onset of clinical events after transplantation, thus affecting post-allo-HSCT morbidity and mortality. The aim of this study is to analyse immune recovery and thymic function in 64 patients who underwent allo-HSCT from HLA-identical donors: the kinetics of immune reconstitution and thymic function, as well as the factors influencing them, have been studied, and correlated to the incidence of post-allo-HSCT clinical outcomes. Thymic-independent reconstitution has been assessed by flow cytometry counting of T-cell subsets, whereas quantitative analysis of the signal joint T-cell receptor excision DNA circles (sjTRECs) with real-time quantitative PCR was used to analyze thymic-dependent reconstitution. The same analyses have been carried out on sibling donors. Informed consent was collected from sibling donors and recepients. Blood samples were collected pre-procedure from both donors and recipients, and also at 1, 3, 6, 12, 18, 24 months post-allo-HSCT in recipients. A rapid post-HSCT increase in CD8+ lymphocytes and B lymphocytes levels has been observed in the cohort, reaching the median values measured on donors after two years. Instead, CD4+ lymphocytes levels have risen slowly and have not reached reference levels. The sjTRECs in CD4+ lymphocytes have reached levels comparable to those of donors two years after transplantation, while sjTRECs in CD8+ have remained lower. Residual thymic function has been detected in older patients too. The kinetics of sjTRECs is correlated to that of CD4+ naïve and revertant lymphocytes, indicating that naïve lymphocytes likely originate from donor stem cells after thymic re-education. In contrast to naïve behavior the absence of correlation between sjTRECs in CD8+ and CD8+ lymphocytes subsets suggests that they probably increase as a result of a more important thymic independent expansion. In addition, the reconstitution of sjTRECs in CD8+ lymphocytes is adversely affected by the development of cGVHD, while an age ≥50 years reduces the growth of both CD4+ and CD8+ sjTRECs and CD8+ naïve lymphocytes. The conditioning regimen has a negative effect on sjTRECs in CD4+ and in CD8+ naïve lymphocytes, but positively affects sjTRECs levels in CD8+ lymphocytes. Finally, a good immunological recovery and an effective resumption of thymic function have a protective effect against CMV reactivation and sepsis in the first three months following transplantation. In particular, CD4+ lymphocytes are protective for both CMV (HR=0.285 and 0.475 at +1 and +3 months) and sepsis (HR=0.205 and 0.331 at +1 and +3 months). The protective role of the thymic function is demonstrated by HR=0.509 at +3 months for CD4+ lymphocytes sjTRECs in CMV. The association is less strong against non-relapse mortality (NRM) and overall survival (OS) in the six months after the HSCT. In conclusion, the recovery of lymphocytes populations and the resumption of thymic function depend on multiple factors, when they are effective, they can reduce post-HSCT morbidity and mortality. Their monitoring might be useful in the future to improve post-allo-HSCT patients’ clinical outcomes.
La ricostituzione immunologica successiva al trapianto allogenico di cellule staminale (allogeneic hematopietic stem cell trasplant, allo-HSCT) e la ripresa della funzione timica condizionano fortemente l’insorgenza di eventi clinici successivamente al trapianto, incidendo quindi sulla morbidità e mortalità post-HSCT. Questo studio si pone l’obiettivo di analizzare la ricostituzione immunologica e la funzione timica in 64 pazienti sottoposti ad allo-HSCT da donatori HLA-compatibili, valutandone la cinetica e gli elementi che le influenzano, correlando poi questi due elementi all’incidenza di diversi outcomes clinici post-HSCT. Per la cinetica della ricostituzione timo-indipendente è stata effettuata la immunofenotipizzazione dei linfociti T con citometria a flusso, mentre quella della ricostituzione immunologica timo-dipendente è stata valutata tramite analisi quantitativa dei signal joint T-cell receptor excision DNA circles (sjTRECs) con PCR quantitativa real-time. Le stesse analisi sono state effettuate sui donatori familiari come campione di controllo. Previa acquisizione del consenso informato, sono stati impiegati campioni basali di sangue intero di donatori familiari e riceventi, nei riceventi sono stati poi raccolti campioni a 1, 3, 6, 12, 18 e 24 mesi dopo allo-HSCT. Per la correlazione con i dati clinici è stata fatta una revisione delle cartelle elettroniche. È stato osservato nella nostra coorte un rapido aumento post-allo-HSCT dei livelli di linfociti CD8+ e di linfociti B, con il raggiungimento dei valori mediani misurati sui donatori dopo due anni dal trapianto. I livelli di linfociti CD4+ sono cresciuti più lentamente, senza raggiungere i livelli di riferimento. Gli sjTRECs nei linfociti CD4+ hanno raggiunto livelli sovrapponibili a quelli dei donatori dopo due anni dal trapianto, mentre gli sjTRECs nei CD8+ si sono mantenuti inferiori. Una residua funzione timica è stata rilevata anche nei pazienti di età più avanzata. La cinetica degli sjTRECs risulta correlata a quella dei linfociti CD4+ naïve e revertant, indicando che, con elevate probabilità, i linfociti naïve derivano dalle cellule staminali del donatore rieducate a livello timico. L’assenza di correlazione tra gli sjTRECs nei CD8+ e le sottopopolazioni di linfociti CD8+ sottende che verosimilmente i loro livelli aumentino in maniera timo-indipendente. La ricostituzione degli sjTRECs nei CD8+ è negativamente influenzata dallo sviluppo di cGVHD, mentre un’età ≥50 anni riduce la crescita degli sjTRECs sia CD4+ che CD8+ e dei i linfociti naïve CD8+. Il regime di condizionamento ha effetto negativo sugli sjTRECs nei CD4+ e sui linfociti naïve CD8+, ma influisce positivamente sui livelli degli sjTRECs nei linfociti CD8+. Infine, una buona ricostituzione immunologica e un’efficace ripresa della funzione timica hanno un effetto protettivo nei confronti della riattivazione da CMV e della sepsi nei tre mesi successivi al trapianto. In particolare risultano protettivi i linfociti CD4+ sia per CMV (HR=0,285 e 0,475 a +1 e +3 mesi) che per la sepsi (HR=0,205 e 0,331 a +1 e +3 mesi). Il ruolo protettivo della funzione timica è dimostrato dal HR=0,509 a +3 mesi per gli sjTRECs dei linfociti CD4+ nel CMV. L’associazione risulta meno forte nei confronti della non-relapse mortality (NRM) e della sopravvivenza complessiva (OS) nei sei mesi post-HSCT. In conclusione, la ricostituzione delle popolazioni linfocitarie e la ripresa della funzione timica dipendono da molteplici fattori, tuttavia quando efficaci possono ridurre morbidità e mortalità post-HSCT. Per questo in futuro il loro monitoraggio potrà essere utile per migliorare gli outcomes clinici dei pazienti post-allo-HSCT.
Ricostituzione immunologica dopo trapianto allogenico di cellule staminali HLA compatibile
LAURENTI, SILVIA
2020/2021
Abstract
La ricostituzione immunologica successiva al trapianto allogenico di cellule staminale (allogeneic hematopietic stem cell trasplant, allo-HSCT) e la ripresa della funzione timica condizionano fortemente l’insorgenza di eventi clinici successivamente al trapianto, incidendo quindi sulla morbidità e mortalità post-HSCT. Questo studio si pone l’obiettivo di analizzare la ricostituzione immunologica e la funzione timica in 64 pazienti sottoposti ad allo-HSCT da donatori HLA-compatibili, valutandone la cinetica e gli elementi che le influenzano, correlando poi questi due elementi all’incidenza di diversi outcomes clinici post-HSCT. Per la cinetica della ricostituzione timo-indipendente è stata effettuata la immunofenotipizzazione dei linfociti T con citometria a flusso, mentre quella della ricostituzione immunologica timo-dipendente è stata valutata tramite analisi quantitativa dei signal joint T-cell receptor excision DNA circles (sjTRECs) con PCR quantitativa real-time. Le stesse analisi sono state effettuate sui donatori familiari come campione di controllo. Previa acquisizione del consenso informato, sono stati impiegati campioni basali di sangue intero di donatori familiari e riceventi, nei riceventi sono stati poi raccolti campioni a 1, 3, 6, 12, 18 e 24 mesi dopo allo-HSCT. Per la correlazione con i dati clinici è stata fatta una revisione delle cartelle elettroniche. È stato osservato nella nostra coorte un rapido aumento post-allo-HSCT dei livelli di linfociti CD8+ e di linfociti B, con il raggiungimento dei valori mediani misurati sui donatori dopo due anni dal trapianto. I livelli di linfociti CD4+ sono cresciuti più lentamente, senza raggiungere i livelli di riferimento. Gli sjTRECs nei linfociti CD4+ hanno raggiunto livelli sovrapponibili a quelli dei donatori dopo due anni dal trapianto, mentre gli sjTRECs nei CD8+ si sono mantenuti inferiori. Una residua funzione timica è stata rilevata anche nei pazienti di età più avanzata. La cinetica degli sjTRECs risulta correlata a quella dei linfociti CD4+ naïve e revertant, indicando che, con elevate probabilità, i linfociti naïve derivano dalle cellule staminali del donatore rieducate a livello timico. L’assenza di correlazione tra gli sjTRECs nei CD8+ e le sottopopolazioni di linfociti CD8+ sottende che verosimilmente i loro livelli aumentino in maniera timo-indipendente. La ricostituzione degli sjTRECs nei CD8+ è negativamente influenzata dallo sviluppo di cGVHD, mentre un’età ≥50 anni riduce la crescita degli sjTRECs sia CD4+ che CD8+ e dei i linfociti naïve CD8+. Il regime di condizionamento ha effetto negativo sugli sjTRECs nei CD4+ e sui linfociti naïve CD8+, ma influisce positivamente sui livelli degli sjTRECs nei linfociti CD8+. Infine, una buona ricostituzione immunologica e un’efficace ripresa della funzione timica hanno un effetto protettivo nei confronti della riattivazione da CMV e della sepsi nei tre mesi successivi al trapianto. In particolare risultano protettivi i linfociti CD4+ sia per CMV (HR=0,285 e 0,475 a +1 e +3 mesi) che per la sepsi (HR=0,205 e 0,331 a +1 e +3 mesi). Il ruolo protettivo della funzione timica è dimostrato dal HR=0,509 a +3 mesi per gli sjTRECs dei linfociti CD4+ nel CMV. L’associazione risulta meno forte nei confronti della non-relapse mortality (NRM) e della sopravvivenza complessiva (OS) nei sei mesi post-HSCT. In conclusione, la ricostituzione delle popolazioni linfocitarie e la ripresa della funzione timica dipendono da molteplici fattori, tuttavia quando efficaci possono ridurre morbidità e mortalità post-HSCT. Per questo in futuro il loro monitoraggio potrà essere utile per migliorare gli outcomes clinici dei pazienti post-allo-HSCT.| File | Dimensione | Formato | |
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