TRAPIANTI SENZA RIGETTO:

TOLLERANZA  CONGENITA  EREDITATA

e

TRAPIANTI  D’ORGANO

Introduzione

Le leggi di istocompatibilità generale (HC) dicono che anche una sola differenza nel Complesso Maggiore d'HC porta a rigetto rapido del  trapianto; la 3^a legge di Snell dice che trapianti da un genitore (A o B) ad  un ibrido F1(AxB)  (quindi, tra individui HLA identici solo a metà)  non  sono  rigettati ¹.  Snell, premio Nobel 1980, codificò le sue leggi senza saperne spiegare i meccanismi soggiacenti.

In realtà, la contraddizione è solo apparente.

Un embrione diventa definitivamente tollerante per qualsiasi antigene (Ag) estraneo col quale venga a contatto durante lo sviluppo. Questo particolare tipo di tolleranza immunologica è stato ampiamente dimostrato da: Owen (chimerismo eritrocitario nei bovini); Medawar (le  chimere eritrocitarie possono scambiarsi anche trapianti cutanei;  iniettando in embrioni di topi CBA  cellule di rene, testicolo o  milza del ceppo A, i topi CBA diventati adulti tollerano trapianti di cute dal  ceppo A); Triplett (accettazione o rigetto della propria ghiandola pineale nella rana adulta, dopo asportazione parziale o  totale della ghiandola stessa alla nascita) ².

Nell'ovulo fecondato ci sono gli Ags paterni introdotti dallo spermatozoo, gli Ags cellulari materni + gli Ags delle sostanze immagazzinate come   `vitello`.

L`embrione umano ^3-4 trae nutrimento prima dal "latte uterino", poi dal sangue materno, che arriva al feto attraverso i vasi neoformatisi nella parete del Sacco Vitellino (SV).

Il contenuto del SV (tuorlo e filtrato placentare) non viene consumato come nutrimento, perciò  agisce da stimolo antigenico almeno fino al V-VI mese, spesso fino alla nascita (persistenza di residui del SV nell'Uomo).

I capostipiti delle cellule immunocompetenti compaiono verso il 20° giorno di vita embrionale nella parete del SV e vengono a diretto contatto con gli Ags in esso contenuti. L'Appendice Ciecale, organo linfoide dimostrabile nell'embrione umano di 6 settimane, comunica ampiamente col SV. L'emopoiesi intra-embrionale avviene (dal 2° mese) nel Fegato, che comunica ancora col SV. Per tutti questi "contatti" le cellule immunocompetenti dell'embrione diventano tolleranti verso tutti gli Ags-HC dei genitori, anche quelli non trasmessi geneticamente.

Si ha la TOLLERANZA CONGENITA EREDITATA, non ereditaria, o TCE ⁵.

Indicando per quali Ags parentali ogni figlio è diventato tollerante in embrione, da genitori  HLA.AB x HLA.CD  derivano (prima generazione filiale = F1):   F1AC-Tabcd;   F1AD-Tabcd;   F1BC-Tabcd;   F1BD-Tabcd  (in cui T indica gli Ags tollerati per TCE).  Si spiega e si conferma la validità universale della 3^a legge di Snell.

La 4^a  legge di Snell richiede che si sviluppino le generazioni F1 e F2 con l’indicazione degli antigeni accettati per TCE.  In tabella si vede che il trapianto da un progenitore AB ad un ibrido F2 sarà accettato solo da quell’ibrido F2 che dai genotori avrà acquisito tolleranza per entrambi gli aplotipi del nonno (o della nonna) AB.

La quinta legge di Snell dice che i trapiaanti da topi F2  (seconda generazione filiale) a topi F1 non sono rigettati.  Da F1AB x F1CD possiamo avere: F2AC, F2AD, F2BC, F2BD. Per le leggi di istocompatibilità generale F2AC, F2AD,  F2BC, F2BD non dovrebbero essere accettati da F1AB e da F1CD perché in ognuno degli F2 c’è sempre un aplotipo differente. Invece, per la TCE, gli F1 sono in realtà F1AB-Tabcd, F1CD-Tabcd (sono tolleranti per gli antigeni A-B-C-D dei genitori) e accettano trapianti da F2AC, da F2AD, da F2BC e da F2BD, come vuole la 5^a  legge di Snell.

Discussione

Le leggi di Snell sono state ricavate in topi inbred (inbred si dice di un animale derivante da incroci selettivi di animali consanguinei) e postulano una trasmissione teorica di aplotipi  "fissi".

In natura, durante la meiosi, il corredo cromosomico viene più o meno ampiamente rimaneggiato. Negli aplotipi HLA, oltre ai crossing-over ed agli squilibri di legame, si hanno ricombinazioni nell`1% dei casi. Variazioni genetiche possono aversi anche nei numerosi altri "sistemi minori" di istocompatibilità  (una trentina nei topi).

I geni per proteine di superficie (non HLA) di linfociti, neutrofili e piastrine; i geni per la b2-microglobulina (catena leggera delle molecole HLA); i geni per le immunoglobuline (quelle di superficie sono marcatori specifici delle cellule immunocompetenti) sono dislocati nell`Uomo ⁶ su almeno 12 cromosomi (oltre il 6°, portatore del MCH).

Dobbiamo aspettarci che A, B, C, D parentali diventino nei figli:

A_1-n ; B_1-n ; C_1-n ; D_1-n  (in cui 1-n esprime numero e qualità di variazioni genetiche intervenute rispetto al genoma parentale).

Per variazione genetica = 0 (zero), genitori AB x  CD   avrebbero i figli  F1AC-Tabcd, F1AD-Tabcd, F1BC-Tabcd, F1BD-Tabcd, con ampia possibilità di tolleranza tra fratelli.

Precisando la variazione genetica intervenuta nel genoma (Tabella alla fine del testo), vediamo che nella realtà  la TCE comprende tutti gli Ags-HC dei genitori come sono realmente espressi, per cui un genitore non sarà rigettato da un figlio; mentre nella fratria la tolleranza non sarà mai totale per la diversa espressione, nei figli, del corredo cromosomico parentale.

Nell`Uomo, la TCE è stata confermata nel 90 % dei casi in bambini normali e leucemici e nel 66 % in talassemici (reattività naturale modificata dalle politrasfusioni) ed è stato confermato che nell`ambito della famiglia più tollerata  è la  madre ⁷ .

Il 30/04/2001, il Prof. Guido Lucarelli, Direttore del Centro Trapianti di Midollo Osseo di Muraglia (Pesaro), confermava che: «su 45 bambini leucemici in recidiva avanzata, trapiantati con midollo osseo da madre aploidentica, il 23 % sono vivi guariti; l’attecchimento è stato del 100 % »..

                               Torniamo alle leggi di Snell ed alla TCE.

Le leggi di istocompatibilità generale e la 3^a legge di Snell sono in apparente contraddizione perchè arbitrariamente riferite ad un evento non naturale, il trapianto d`organo. In natura, le leggi di istocompatibilità generale rispondono all`esigenza primordiale di differenziare il "sè" di un individuo dal "non-sè"  del mondo esterno. Già dal primo gradino del Subphylum (Lampreda e Missine), tutti i Vertebrati  adulti sono capaci di rigetto ¹⁰ .  Fino a quando il nutrimento dell`embrione viene fornito dal medium esterno (ambiente acqueo) o dal materiale di riserva racchiuso nell`uovo (vitello), le leggi di istocompatibilità generale bastano a  garantire la differenziazione e la sopravvivenza dell`individuo: non hanno eccezioni.  Se per esigenze nutritive e di maturazione l`embrione deve rimanere a contatto con i tessuti materni anche dopo aver raggiunto la piena capacità di reazione immunitaria (nell`Uomo ¹¹ il feto è capace di rigetto dalla 22^a settimana di vita fetale), occorre che una nuova legge regoli i rapporti immunologici tra madre e figlio. Si tratta di un evento biologico nuovo, completamente diverso dalla primordiale differenziazione individuale; il feto  non  deve aggredire immunologicamente la madre, altrimenti si preclude la possibilità  di  maturare  e  nascere:  compare la Tolloranza Congenita Ereditata, non ereditaria ⁵ .

Inserendo i fenomeni osservati nel quadro generale della Evoluzione animale, si vede che il comportamento ‘irregolare’ dei trapianti da genitore a figlio rappresenta un aspetto particolare, un artificio sperimentale, del fenomeno biologico fondamentale che, nella Scala Biologica, permette il passaggio dai Mammiferi Prototerii (ovipari) ai Mammiferi Euterii (vivipari) ⁵ .

Tenendo presenti i caratteri anatomo-funzionali delle placente ed il diverso grado di sviluppo immunologico fetale, vediamo che nei Mammiferi inferiori la gravidanza è possibile  sia perchè si hanno rapporti anatomo-funzionali che non comportano contatti diretti tra le cellule immunocompetenti della madre e del feto, sia per il ritardo con cui il nuovo individuo raggiunge la maturità immunologica (la capacità di rigetto).  Nei Roditori e nei Primati la placenta emo-coriale costituisce un sito di possibile conflitto imunologico. Nel Topo, il conflitto non si scatena perchè intervengono sia la TCE che la riferita immaturità immunologica fetale.  Nei Primati, la mancanza di  dati sulla capacità di rigetto durante la vita fetale  e/o  alla  nascita  non  permette una classificazione sistematica.  Nell’Uomo, il feto è capace di reazione immunitaria completa dalla ventiduesima settimana di vita fetale ¹¹  . Questo significa che si dovrebbe avere una reazione del trapianto contro l`ospite, l`aggressione della madre da parte del feto; non sarebbero possibili la procreazione e la continuazione della Specie: per consentirle, insorge la Tolleranza Congenita Ereditata, non ereditaria.

CONCLUSIONI

Tenendo conto delle variazioni genetiche meiotiche, dell`eredità materna mitocondriale e della diversa intensità e durata dello stimolo antigenico parentale, si deve concludere che: nei trapianti d`organo il donatore teorico d`elezione è la Madre.

                                        Implicazioni

In trapiantistica: la Tolleranza Congenita Ereditata propone una soluzione al drammatico problema del donatore compatibile (in onco-ematologia pediatrica, ad es. per trapianti di midollo osseo o di frazioni di fegato, perché la madre è quasi sempre disponibile).

In Biologia generale vediamo che nei Mammiferi superiori, in particolare nell`Uomo, la Tolleranza Congenita Ereditata permette la riproduzione e la conservazione della Specie: la TCE consente, dalla parte del feto, l`unico trapianto naturale che si conosca; spiega il "paradosso"  della Natura ¹¹, il più grande enigma della Natura ¹²:   la  gravidanza.

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Leggi  di  Snell

Le leggi di Snell, basate sui risultati di trapianti realizzati in topi inbred (ottenuti con molteplici combinazioni tra topi di ceppo puro), dicono che:

1)     i trapianti singenici non sono rigettati;

2)     gli allotrapianti sono rigettati;

3)     i trapianti da un genitore (A  o  B)  ad un ibrido  F1(A x B)  non sono rigettati;

4)     i trapianti da un genitore  (A)  ad un ibrido F2  (discendente da due topi F1  accoppiati tra loro) o a topi derivanti dall’incrocio di ritorno con l’altro genitore (F1-AxB  e  B) possono attacchire, ma in una percentuale di casi limitata;

5)     i trapianti di topi  F2  (o di topi derivaanti da incrocio di ritorno)  a topi F1 non sono rigettati. 

Fenomeno di Billingham-Sparrow

La sopravvivenza dei trapianti cutanei nel coniglio può essere prolungata mediante una precedente iniezione endovenosa di una sospensione di cellule epidermiche isolate provenienti dal donatore. Un secondo trapianto può sopravvivere anche più a lungo del primo.

                        TABELLA   DELLA   TCE

Terza e quinta legge di Snell  (valide in animali singenici e per aplotipi “fissi”)

     Da genitori AB  x  CD  si hanno:

                          F1AC-Tabcd;  F1AD-Tabcd;  F1BC-Tabcd;  F1BD-Tabcd;

    Da genitori F1AC  x  F1AD   si hanno:

                         F2AA-Tacad;  F2AD-Tacad;  F2CA-Tacad;  F2CD-Tacad;

   Da genitori F1AC  x  F1BC    si hanno:

                         F2AB-Tacbc;  F2AC-Tacbc;  F2CB-Tacbc;  F2CC-Tacbc.

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Da genitori AB  x  CD  si hanno:

                                   F1AC;  F1AD;                  F1BC;  F1BD;

Da genitori F1AC  x  F1AD   si hanno:

                   F2AA-Tacd;  F2AD-Tacd;            F2CA-Tacd;  F2CD-Tacd;

e si vede che questi F2 non sono diventati tolleranti per il nonno (o la nonna) AB.

Da genitori F1AC x F1BC    si hanno:

                     F2AB-Tabc;  F2AC-Tabc;            F2CB-Tabc;  F2CC-Tabc.

e si vede che questi F2 non sono diventati tolleranti per il nonno (o la nonna) CD.

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TOLLERANZA  CONGENITA  EREDITATA  NELL’UOMO

             (individui allogenici + eredità meterna mitocondriale + variazioni meiotiche)

Da genitori A₀B₀ (madre)  x  C₀D₀ (padre)  si possono avere:

      F1A₁C₁-Ta₀b₀c₀d₀;  F1A₂D₁-Ta₀b₀c₀d₀;  F1B₁C₂-Ta₀b₀c₀d₀;  F1B₂D₂-Ta₀b₀c₀d₀;

  Da genitori F1A₁C₁ (madre) x  F1A₂D₁ (padre)  si possono avere:

      F2A₃A₄-Ta₁c₁a₂d₁;  F2A₅D₃-Ta₁c₁a₂d₁;  F2C₃A₆-Ta₁c₁a₂d₁;  F2C₄D₄-Ta₁c₁a₂d₁;

  Da genitori F1A₁C₁ (madre) x  F1B₁C₂ (padre)   si possono avere:

      F2A₇B₃-Ta₁c₁b₁c₂;  F2A₈C₅-Ta₁c₁b₁c₂;  F2C₆B₄-Ta₁c₁b₁c₂;  F2C₇C₈-Ta₁c₁b₁c₂.

In grassetto, con caratteri minuscoli, sono indicati gli antigeni parentali meglio tollerati per TCE.

Abstract   (11^th  Meeting European Federation of Immunological Societies -  Finland 1991)

The laws of histocompatibility (HC) tell that an only difference in the Mayor Complex of HC (MHC) brings to a quick rejet of the transplant.  The laws of Snell affirm also that transplants from a parent (A or B) to a hybrid  F1(A x B) aren’t rejected (III law of Snell).  The contradiction is only apparent.

An embryo become definitively tolerant for any extraneous antigen whit whom it comes  into contact with during the development. In the human fecundated ovule there are: all paternal antigens (Ags) introduced by the spermatozoon; all cellular maternal Ags  +  the antigenical specificities of the substances, produced outside of the ovule (in the liver), stored as nutritive material for the embryo. The precursors of the immunocompetent cells come, toward the 20^th  day of the embryonic live, in the wall of the vitellicle sac (Wolf’s  isles of blood) and for several days they are into direct contact with the nutritive substances contained in it. The contacts continue through the Cecal Appendix (demonstrable in the human embryo of 6 weeks) and in the liver primordium (intra-embryonal haemopoiesis since the end of the 2^nd  month).  For all these direct contacts the immunocompetent cells of the embryo become tolerant toward all the histocompatibility-Ags  of the parents, also the one that are not genetically trasmitted as HLA-Ags.

We have the CONGENITAL INHERITED TOLERANCE (not ereditary), or TCE.

Pointing out for which parental Ags each son has become tolerant in embryo, we have that from HLA-AB  x HLA-CD  come:  F1AC-Tabcd; F1AD-Tabcd; F1BC-Tabcd; F1BD-Tabcd (were  T  indicate the Ags tolerated for TCE) and it shows why a son accepts transplants from the HLA-semicompatible parents  (III law of Snell).

In the Man the genes of numerous  “minor histocompatibility sistems”  are dislocated on at least 12 cromosomes (over the 6^th of the MHC):  in each of them we can get some meiotic genetical variations. These variations make highly improbable a complete identity in the phratry, even in presence of HLA identity. However in the phratry the tolerance as grown for the favourable intervention of TCE as regards the parental Ags  (TCE in common).

Conclusion: considering also the Mitocondrial Maternal Heritage, in the organ transplants the elective donor is the mother.

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