Expression von PD1 und PD-L1 in entzündlichen Herzerkrankungen

Abstract

Seit einigen Jahren werden in der Tumortherapie verstärkt Checkpointinhibitoren eingesetzt, welche die Proteine „Programmed cell death protein 1“ (PD1) und „Programmed cell death 1 ligand 1“ (PD-L1) inhibieren. Im Rahmen dieser Therapien können jedoch teilweise letale Myokarditiden auftreten. Bislang ist wenig darüber bekannt, ob und in welchem Ausmaß PD1 und PD-L1 in Myokarditiden exprimiert werden. In dieser Arbeit wurde die Expression von PD1 und PD-L1 in Relation zum Ausmaß der Infiltration durch CD3-positive T-Zellen und CD68- positive Makrophagen in akuten lymphozytären Myokarditiden, akuten eosinophilen Myokarditiden, Riesenzell- myokarditiden, chronischen lymphozytären Myokarditiden sowie in akuten zellulären Abstoßungsreaktionen Grad 2R nach Herztransplantation untersucht. Als Kontrollgruppe der Myokarditispatienten wurden Patienten mit hypertensiver Herzerkrankung und DCM ohne Entzündung untersucht, die Kontrollgruppe der Patienten mit akuter zellulärer Abstoßungsreaktion Grad 2R bestand aus Patienten ohne zelluläre Abstoßungsreaktion (Grad 0R). Für die Quantifizierung der PD1- Expression wurde der PD1-Score entwickelt, der die PD1-Expression auf Immun- zellen ins Verhältnis zur Zahl der infiltrierenden CD3-positiven T-Zellen setzt. Der PD1-Score von 0 entspricht einem Präparat, in welchem der Quotient aus PD1- positiven Zellen und CD3-positiven Zellen unter 1% lag. Der PD1-Score 1 zeigt einen Quotienten von 1-10%, der Score 2 einen Quotienten von über 10% aber unter 25% und der Score 3 einen Quotienten von ≥25% an. Für die Quantifizierung der PD-L1- Expression wurde der PD-L1-Score verwendet, der bezüglich der prozentualen Expression von PD-L1 auf Myozyten im gesamten Präparat die Werte von 0 bis 3 annehmen kann. Der PD-L1-Score 0 zeigt keine signifikante Expression von PD-L1. Der PD-L1-Score 1 belegt eine schwache PD-L1 Expression und wenn bis zu 25% aller Myozyten eine klare Färbung zeigten, wurde der PD-L1-Score 2 vergeben, bei mehr als 25% der PD-L1-Score 3. Zudem wurde 96 überprüft, ob die Faktoren Alter, Geschlecht, LVEF, Virusnachweis im Myokard und im Blut sowie die Dauer der Erkrankung beziehungsweise die Dauer nach Transplantation Einfluss auf die Expression von PD1 und PD-L1 haben. Die Ergebnisse zeigten einen signifikant erhöhten PD1-Score in akuten lymphozytären Myokarditiden (PD1-Score 1: 60%, PD1-Score 2: 33,33%, PD1-Score 3: 6,67%), akuten eosinophilen Myokarditiden (PD1-Score 0: 6,25%, PD1-Score 1: 56,25%, PD1-Score 2: 31,25%, PD1-Score 3: 6,25%) und Riesenzellmyokarditiden (PD1-Score 1: 11,11%, PD1-Score 2: 66,67%, PD1-Score 3: 22,22%) im Vergleich zu chronischen lymphozytären Myokarditiden (PD1-Score 0: 94,12%, PD1-Score 2: 5.88%) und zur Kontrollgruppe (PD1-Score 0: 80,95%, PD1-Score 2: 19,05%). Zudem konnten signifikant erhöhte PD-L1-Scores in akuten lymphozytären Myokarditiden (PD-L1-Score 1: 73,33%, PD-L1-Score 2: 20%, PD-L1-Score 3: 6,67%), akuten eosinophilen Myokarditiden (PD-L1-Score 0: 18,75%, PD-L1-Score 1: 50%, PD-L1-Score 2: 25%, PD-L1-Score 3: 6,25%) und Riesenzellmyokarditiden (PD-L1-Score 1: 33,33%, PD-L1-Score 2: 55,56%, PD-L1-Score 3: 11,11%) im Vergleich zu chronischen lymphozytären Myokarditiden (PD-L1-Score 0: 47,06%, PD-L1-Score 1: 52,94%) und zur Kontrollgruppe (PD-L1-Score 0: 42,86%, PD-L1- Score 1: 57,14%) gezeigt werden. Chronische lymphozytäre Myokarditiden zeigten im Vergleich zur Kontrollgruppe keine erhöhten PD1- und PD-L1-Scores. Riesenzellmyokarditiden wiesen die höchste PD1-Expression auf (Median=2, Interquartilsabstand=0,5). Patienten mit akuter und chronischer Myokarditis zeigten eine Abnahme des PD1-Scores bei zunehmender Krankheitsdauer (Kendall Tau=- 0,390, p=0,003). Je älter Patienten mit akuter lymphozytärer Myokarditis waren, desto höhere PD-L1-Scores zeigten sie durchschnittlich (Kendall Tau=0,493, p=0,027). Der PD-L1-Score bei Patienten mit chronischer lymphozytärer Myokarditis war bei Frauen signifikant höher als bei Männern (Cramer-V=0,653, p=0,007), was auf geschlechtsspezifische, vermutlich hormonbedingte Unterschiede der PD-L1- Expression 97 hinweist. Patienten mit akuter zellulärer Abstoßungsreaktion Grad 2R hatten im Vergleich zu Patienten ohne Abstoßungsreaktion Grad 0R eine deutlich erhöhte PD1-Expression (Grad 2R: PD1-Score 1: 7,14%, PD1-Score 2: 57,15%, PD1-Score 3: 35,71%; Grad 0R: PD1-Score 0: 95%, PD1- Score 3: 5%). Auch die PD-L1-Expression war in Patienten mit akuter zellulärer Abstoßungsreaktion Grad 2R im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöht (Grad 2R: PD-L1-Score 0: 35,71%, PD-L1-Score 1: 64,29%; Grad 0R: PD-L1-Score 0: 100%). Bei Patienten mit akuter zellulärer Abstoßungsreaktion Grad 2R und Patienten ohne Abstoßungsreaktion Grad 0R war der PD1-Score umso kleiner, je länger die Herztransplantation zurücklag (Kendall Tau=-0,395, p=0,013). Zudem nahm der PD1-Score mit steigendem Alter bei allen Patienten mit akuter zellulärer Abstoßungsreaktion ab (Kendall Tau=-0,305, p=0,027). Die Korrelation der PD-L1-Expression mit der Dauer nach Herztransplantation war nur im imputierten Datensatz signifikant, die PD L1- Expression war umso kleiner, je länger die Transplantation der Patienten zurücklag (Spearmanscher Korrelationskoeffizient:-0,370, p=0,04, Kendall Tau=-0,336, p=0,065). Aus der Literatur ist bekannt, dass der PD1-PD-L1-Signalweg über den PI3K/Proteinase B Signalweg hemmend auf das Protein mTOR wirkt, welches an Entzündungsreaktionen im Myokard beteiligt ist und antiinflammatorische Prozesse inhibieren kann. Es könnte vermutet werden, dass der Körper durch die verstärkte Expression von PD1 und PD-L1 in akuten Myokarditiden und Abstoßungsreaktionen Grad 2R die erhöhte Aktivität von mTOR über den PD1-PD-L1-Signalweg zu inhibieren und so eine überschießende Immunantwort gegen körpereigene Myozyten zu verhindern versucht. Auf Grundlage der Ergebnisse könnte eine Behandlung von akuten Myokarditiden und akuten zellulären Abstoßungsreaktionen Grad 2R mit dem Medikament Rapamycin sinnvoll erscheinen, da auch Rapamycin über den PI3K/Proteinase B Signalweg mTOR inhibieren kann. Eine Therapie mit 98 Rapamycin könnte die Effekte von PD1/PD-L1 auf die infiltrierenden Zellen verstärken und die Inflammation im Rahmen von akuten Myokarditiden und akuten zellulären Abstoßungsreaktionen herunterregulieren. Zudem könnte die Färbung von PD1 und PD-L1 in Zukunft bei der Beurteilung des Schweregrads einer akuten zellulären Abstoßungsreaktion von Bedeutung sein.