Assessing Non-Invasive Liver Function in Patients With Intestinal Failure Receiving Total Parenteral Nutrition-Results From the Prospective PNLiver Trial

Liver abnormalities in intestinal failure (IF) patients receiving parenteral nutrition (PN) can progress undetected by standard laboratory tests to intestinal failure associated liver disease (IFALD). The aim of this longitudinal study is to evaluate the ability of non-invasive liver function tests to assess liver function following the initiation of PN. Twenty adult patients with IF were prospectively included at PN initiation and received scheduled follow-up assessments after 6, 12, and 24 months between 2014 and 2019. Each visit included liver assessment (LiMAx [Liver Maximum Capacity] test, ICG [indocyanine green] test, FibroScan), laboratory tests (standard laboratory test, NAFLD [non-alcoholic fatty liver disease] score, FIB-4 [fibrosis-4] score), nutritional status (bioelectrical impedance analysis, indirect calorimetry), and quality of life assessment. The patients were categorized post-hoc based on their continuous need for PN into a reduced parenteral nutrition (RPN) group and a stable parenteral nutrition (SPN) group. While the SPN group (n = 9) had significantly shorter small bowel length and poorer nutritional status at baseline compared to the RPN group (n = 11), no difference in liver function was observed between the distinct groups. Over time, liver function determined by LiMAx did continuously decrease from baseline to 24 months in the SPN group but remained stable in the RPN group. This decrease in liver function assessed with LiMAx in the SPN group preceded deterioration of all other investigated liver function tests during the study period. Our results suggest that the liver function over time is primarily determined by the degree of intestinal failure. Furthermore, the LiMAx test appeared more sensitive in detecting early changes in liver function in comparison to other liver function tests

Umgang mit immunologischen Herausforderungen nach Dünndarmtransplantation

Despite increasing numbers, ITX is still a rare form of solid organ transplantation. Due to the related immunological and surgical challenges it is only performed in specialized centres. While short-term survival has considerably improved over the last decades, long-term survival is still hampered by the high immunogenicity of the intestine, chronic rejection and the consequences of an elevated immunosuppression over time. The main focus of our studies was set on the investigation of factors that may influence long- term survival such as humoral immune responses, TNF-alpha triggered inflammatory graft injuries and eligible non-invasive rejection markers, in order to gain a better understanding on how to promote long-term graft acceptance in ITX. In two presented studies on humoral immune responses, we could show that donor-specific HLAabs have an impact on allograft rejection and may – if not treated immediately – persist in the circulating blood, causing further graft injury and possibly chronic rejection. Interestingly, we further observed, that this vascular type of rejection, may be triggered or accelerated by non-HLAabs like AT1R-Abs and ETAR-Abs. Therefore, we established a regular screening system for HLA- and non-HLA antibodies pre-and post-transplant. In addition, we introduced a consequent treatment protocol including different agents to filter antibodies or deplete antibody-secreting cells like IVIG, PP, rituximab and bortezomib to be initiated upon the first antibody detection in order to prevent their persistence and subsequent long- term graft injury. Based on an experimental rat model, we included the TNF- alpha inhibitor infliximab as an immunomodulator into our induction therapy. Infliximab was shown to attenuate IRI and to be an efficient additive to standard immunosuppression in the setting of acute rejection. Furthermore, in a clinical study infliximab was shown to sufficiently reduce the inflammatory processes observed in late allograft rejection and graft enteropathy. Whether graft enteropathy is already induced through the activated immune processes during IRI or whether it is based on similar mechanisms like NOD-2 mutations in Crohn’s disease remains to be clarified in larger prospective studies. Finally, we established a preclinical rat model for severe acute, moderate and severe chronic rejection and found that TCAIM, which has been identified as a potential marker for long-term graft acceptance in heart and kidney transplantation, may be similar beneficial in ITX. While TCAIM may potentially predict long-term graft acceptance at an early stage after transplantation, we additionally identified another non-invasive rejection marker: In the combined transplantation of a visceral graft like the intestine and a vascularized composite tissue graft like the abdominal wall we found that acute rejection manifested in the abdominal wall prior to the intestine and became visible before graft injury could spread. The underlying mechanisms of this delay have yet to be investigated in order to find out, whether remote sentinel skin grafts may become eligible also for ITX-candidates who do not require transplantation of an entire abdominal wall. In any case, this sentinel effect proved not only useful to treat rejection at an early stage, but also to make the crucial differentiation between rejection and infection. Despite several immunological challenges, ITX is no longer an experimental procedure. This is mirrored in the increasing number of transplantations and a constantly improving outcome. Nevertheless, the high immunogenicity of this organ clearly contains more immunological mechanisms and interactions than yet identified, so that translational approaches may often help to further clarify the underlying immune responses. Future studies will show whether there is still need for an overall extended immunosuppression, or whether pre-transplant risk stratifications may help to compose an individually tailored treatment regimen following the fine line between over- and under-immunosuppression.Trotz steigender Fallzahlen ist die Dünndarmtransplantation (Intestinal Transplantation - ITX) noch immer eine seltene Organtransplantation. Aufgrund der mit ihr verbundenen immunologischen und chirurgischen Herausforderungen wird sie nur in spezialisierten Zentren durchgeführt. Während sich das Kurzzeitüberleben von Patienten nach ITX in den letzten Jahrzehnten erheblich verbessert hat, ist das Langzeitüberleben aufgrund der hohen Immunogenität des Dünndarms, der möglicherweise auftretenden chronischen Rejektion und der Folgen einer kontinuierlich hohen Immunsuppression weiterhin erschwert. Um die Aussichten langfristiger Transplantatakzeptanz nach ITX zu verbessern, haben sich unsere Studien im Schwerpunkt mit Faktoren beschäftigt, die insbesondere das Langzeitüberleben beeinflussen können. Hierzu zählen humorale Immunreaktionen, TNF-alpha-induzierte entzündliche Transplantatschäden und die Identifikation geeigneter nicht-invasiver Rejektionsmarker. In zwei Studien über humorale Immunreaktionen konnten wir zeigen, dass donorspezifische HLA- Antikörper einen Einfluss auf die Rejektion des Transplantats haben und - sofern nicht sofort eine Behandlung erfolgt - im Blut überdauern, was weitere Schädigungen des Transplantats und sogar eine chronische Rejektion zur Folge haben kann. Darüber hinaus konnten wir beobachten, dass diese vaskuläre Form der Rejektion durch Non-HLA-Antikörper wie etwa AT1R-Antikörper und ETAR- Antikörper ausgelöst oder beschleunigt werden kann, sodass wir regelmäßige Screenings für HLA- und Non-HLA-Antikörper sowohl vor als auch nach der Transplantation eingeführt haben. Zusätzlich dazu haben wir ein konsequentes Therapiekonzept erstellt, welches unter anderem die Gabe verschiedener Wirkstoffe beinhaltet, um Antikörper zu filtern oder das Vorhandensein Antikörper produzierender Zellen zu verringern, wie etwa intravenöse Immunglobuline (IVIG), Plasmapherese (PP), Rituximab und Bortezomib. Um die Persistenz von Antikörpern im Blut des Patienten und damit langfristige Schädigungen des Transplantats zu verhindern, muss die Therapie umgehend nach dem ersten Nachweis von Antikörpern begonnen werden. Auf der Grundlage eines experimentellen Rattenmodells haben wir den TNF-alpha-Inhibitor Infliximab als Immunmodulator in unsere Induktionstherapie aufgenommen. Wir konnten zeigen, dass Infliximab den Ischämie-/Reperfusionsschaden im Transplantat reduziert und bei akuten Rejektionen, zusätzlich zur Standardimmunsuppression gegeben, eine effektive Therapie darstellt. Darüber hinaus konnten wir im Rahmen einer klinischen Studie zeigen, dass Infliximab auch die Entzündungsreaktionen bei der spät auftretenden Rejektion und der Transplantat-Enteropathie hinreichend reduziert. In umfangreicheren prospektiven Studien wird zu untersuchen sein, ob die Transplantat-Enteropathie bereits aufgrund der Immunaktivierung im Rahmen der Ischämie/Reperfusion hervorgerufen wird oder ob sie auf ähnlichen Mechanismen beruht, wie beispielsweise NOD-2-Mutationen bei Morbus Crohn. Wir haben außerdem ein präklinisches Rattenmodell für schwere akute, moderate und schwere chronische Rejektionen erarbeitet und dabei festgestellt, dass T-cell Activation Inhibitor Mitochon-drial (TCAIM), welches bereits bei Herz- und Nierentransplantationen als potenzieller Marker für langfristige Transplantatakzeptanz identifiziert worden ist, auch im Rahmen von ITX von Nutzen sein kann. Während also mit Hilfe von TCAIM möglicherweise bereits frühzeitig nach der Transplantation eine langfristige Akzeptanz des Transplantats vorhergesagt werden kann, haben wir darüber hinaus einen weiteren, nicht-invasiven Rejektionsmarker identifiziert: Bei der kombinierten Transplantation eines viszeralen Transplantats wie dem Dünndarm und eines vaskularisierten Gewebetransplantats (vascularised composite tissue) wie der Bauchwand stellten wir fest, dass sich eine akute Rejektion zuerst an der transplantierten Bauchwand manifestierte bevor sie am Dünndarm erkennbar wurde und so schon erkannt werden konnte, bevor sich die Rejektion im Dünndarmtransplantat ausbreitete. Die Indikatorfunktion einer gleichzeitig transplantierten Bauchwand hat sich allerdings nicht nur bei der frühzeitigen Behandlung von Rejektionen als nützlich erwiesen, sondern insbesondere auch bei der wichtigen Differenzierung zwischen Rejektion und Infektion. Die diesen Beobachtungen zugrundeliegenden Mechanismen sind noch vertieft zu untersuchen, um beurteilen zu können, ob das gleichzeitige Transplantieren vaskularisierter Vollhautlappen als Indikator einer möglichen Rejektion auch für solche ITX- Patienten in Betracht kommt, die grundsätzlich keine Transplantation der Bauchwand benötigen. Obwohl sie sich wie vor zahlreichen immunologischen Herausforderungen gegenübersieht, ist die ITX kein experimentelles Verfahren mehr. Dies spiegelt sich sowohl in der steigenden Zahl der Operationen als auch in stetig verbesserten Ergebnissen wider. Trotzdem birgt die hohe Immunogenität des Dünndarms wesentlich mehr immunologische Mechanismen und Wechselwirkungen als bisher bekannt sind, so dass translationale Ansätze möglicherweise dazu beitragen können, die zugrundeliegenden Immunreaktionen nach Transplantation weiter aufzuklären. Künftige Studien werden zeigen, ob eine umfassende Immunsuppression überhaupt noch erforderlich ist oder ob eine Risikostratifizierung bereits vor der Transplantation dabei helfen kann, für jeden Patienten ein individualisiertes Therapiekonzept zu entwickeln, das sich auf dem schmalen Grat zwischen Über- und Unterimmunsuppression bewegen kann