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Erschienen in: hautnah 4/2021

Open Access 05.10.2021 | Phototherapie

Update zur Extrakorporalen Photopherese

verfasst von: Prof. Dr. R. Knobler, T. Valero, U. Just

Erschienen in: hautnah | Ausgabe 4/2021

Zusammenfassung

Vor über 30 Jahren wurde ein von der PUVA abgeleitetes Therapiekonzept zur Behandlung von therapierefraktären kutanen T‑Zell-Lymphomen (CTCL), insbesondere dem Sézary-Syndrom, entwickelt. R. Edelson hat Leukapherese mit Photochemotherapie verbunden, wodurch Zellen des peripheren Blutes extrakorporal nach Photosensibilisierung mittels Psoralen mit UVA-Licht bestrahlt und anschließend rückinfundiert werden. Im Jahr 1987 wurde dieses neue Behandlungskonzept mit dem Namen extrakorporale Photopherese (ECP) erstmals publiziert. Nach den ersten positiven Erfahrungen mit CTCL wurde diese Behandlung bei weiteren Indikationen erfolgreich angewendet, darunter Erkrankungen wie akute und chronische Graft-versus-Host-Reaktion (GvHD), Sklerodermie sowie atopische Dermatitis (AD). Eine zunehmende Anwendung hat die ECP in den letzten Jahren in der Behandlung von akuten und chronischen Abstoßungsreaktionen nach Organtransplantation, insbesondere Herz- und Lungentransplantation, erhalten. Im Jahr 2021 gibt es über 200 Zentren weltweit, welche die ECP erfolgreich einsetzen.
Hinweise

Hinweis des Verlags

Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.
Während der Photopherese [15] werden über einen venösen Zugang aus dem peripheren Blut mittels Zentrifugation Leukozyten isoliert, die extrakorporal unter Zugabe eines Photosensibilisators (8-Methoxypsoralen/8-MOP) mit ultraviolettem Licht A (UVA) bestrahlt werden. Die behandelten Zellen werden dem Patienten anschließend rückinfundiert. Bei einer ECP werden 10–15 % der gesamten zirkulierenden Leukozyten behandelt. Die Therapie selbst wird an 2 aufeinanderfolgenden Tagen im Abstand von 2 bis 4 Wochen durchgeführt, wobei ggf. die Intervalle auch verkürzt oder verlängert werden können. Die Behandlungsdauer selbst beträgt mit den modernen Photopherese-Systemen 1–2 h.
Der Photosensibilisator wird vor der Bestrahlung direkt in die gesammelte leukozytenreiche Suspension zugegeben. Dadurch werden Nebenwirkungen wie Übelkeit und Schwindel, die häufig im Rahmen einer oralen PUVA-Behandlung auftreten können, verhindert. Nach Photopherese sind Plasmaspiegel des Photosensibilisators im Patienten nicht messbar, die Dosierung entspricht nämlich in dieser Form etwa 1/200 der üblichen oralen Dosierung bei PUVA. Ein weiterer Vorteil der extrakorporalen Zugabe des 8‑MOP ist ein reproduzierbarer Medikamentenspiegel in der Bestrahlungskammer, der mit einer erhöhten Effizienz der Photopherese einhergeht.
ECP-Behandlungen werden von den Patienten im Allgemeinen sehr gut vertragen
ECP-Behandlungen werden von den Patienten im Allgemeinen gut vertragen, und es gibt fast keine unerwünschten Nebenwirkungen. In seltenen Fällen kann es durch Volumenänderungen zu blutdruckassoziierten Symptomen kommen. Bei den modernen Geräten ist auch diese Nebenwirkung nicht mehr aufgetreten.
Kontraindikationen sind eine Unverträglichkeit von 8‑MOP, Schwangerschaft und/oder Vorliegen einer ausgeprägten Anämie (Hämatokrit unter 27 %). Behandlungen von Patienten mit geringem Körpergewicht (z. B. die Behandlung von Kindern) ist durch den Einsatz von modernen Geräten mittlerweile ebenfalls möglich.
Mittlerweile liegen klinische Daten vor, die 3 Jahrzehnte umspannen. Diese zeigen, dass die ECP auch bei langfristiger Anwendung weder eine Toxizität besitzt noch dass die Behandlung mit einem erhöhten Risiko für Infekte oder Malignome vergesellschaftet ist [6].

Phasen der ECP-Behandlung

Die ECP-Behandlung selbst setzt sich aus den Phasen Leukapherese, Photoaktivierung und Reinfusion zusammen [7]. Vollblut des Patienten wird entweder über einen peripheren oder alternativ – bei schlechter peripherer Venensituation – über einen zentralvenösen Zugang gewonnen. Während der ersten Phase, der Leukapherese, wird das Vollblut zentrifugiert, um die Erythrozyten vom Plasma und von den Leukozyten zu trennen. Die Leukozytenfraktion bildet zusammen mit Plasma und Thrombozyten den sog. „buffy coat“. Diesem wird der Photosensibilisator 8‑MOP als sterile Lösung zugesetzt und anschließend zirkuliert der „buffy coat“ durch eine dünne Plastikkammer, die Photoaktivierungskammer, die von beiden Seiten mit UVA-Lampen bestrahlt wird.
Am Ende der Bestrahlungszeit werden die behandelten Blutbestandteile dem Patienten rückinfundiert.

Wirkungsweise der Photopherese

Mittlerweile ist es 35 Jahre her, dass die erste Studie zu ECP abgeschlossen wurde, und 30 Jahre sind seit der Zulassung von ECP durch die US Food and Drug Administration (FDA) vergangen. Trotzdem konnte der Wirkmechanismus, der dem klinischen Erfolg zugrunde liegt, noch nicht vollständig aufgeklärt werden.
Bekannt ist, dass es in lymphoiden Zellen innerhalb von etwa 48 h durch Kombination von UVA und Psoralen zu DNA-Crosslinking kommt und in weiterer Folge zur Apoptose ebendieser Zellen [8]. Nach Präsentation von Antigenen aus den apoptotischen Leukozyten wird einerseits eine antigenspezifische Immuntoleranz induziert und andererseits kommt es zu einer tumorspezifischen Immunreaktion.
Neueren Erkenntnissen zufolge beruhen die immunmodulatorischen Effekte auf einer Differenzierung von Monozyten in dendritische antigenpräsentierende Zellen (DCs), einer Änderung der Zytokinprofile mit Switch zwischen Th1 und Th2 sowie auf der Induktion von regulatorischen T‑Zell-Subpopulationen.
Monozyten des peripheren Bluts, die mittels ECP behandelt werden, gehen nicht in Apoptose sondern exprimieren Marker an der Oberfläche, die charakteristisch für unreife dendritische Zellen sind. Edelson et al. vermuten, dass diese Differenzierung in unreife dendritische Zellen mit nachfolgender Phagozytose von ebenfalls rückinfundierten apoptotischen Lymphozyten durch den Kontakt zu den Kunststoffmaterialien des Photopheresesystems bedingt ist und bezeichnen diesen Prozess auch als „Transimmunisierung“ [9].
Anschließend kommt es zur Reifung in differenzierenden dendritischen Zellen und Präsentation von antigenen Peptiden [1012]. Die Phagozytose der malignen Zellpopulation bei CTCL durch dendritische Zellen scheint durch Aktivierung von antitumorspezifischen T‑Zellen zytotoxische Reaktionen gegen T‑Zell-Klone auszulösen [13].
Auch kommt es nach der Reinfusion von 8‑MOP- und UVA-behandelten Zellen zu einem Anstieg von Tumornekrosefaktor(TNF)-alpha und IL‑6 im peripheren Blut [14], was wiederum zur Induktion von CD36+-Monozyten führt.
Eine wichtige Rolle spielen immunologische Reaktionen, die nach wiederholten ECP-Behandlungen auftreten. Im Fall von CTCL kommt es im Rahmen der Erkrankung zu einem Ungleichgewicht der Th1/Th2-Immunantwort, wodurch es zu einer vermehrten Freisetzung von Interleukinen (IL‑4 und IL-5), einer reduzierten Aktivität natürlicher Killerzellen und einer reduzierten Zytotoxizität CD8-positiver T‑Zellen kommt [15, 16].
Nach einer einjährigen ECP-Behandlung konnte nachgewiesen werden, dass das Ungleichgewicht der Th1/Th2-Reaktion normalisiert werden konnte, entzündungshemmende Zytokine durch ECP induziert werden, während proinflammatorische Zytokine reduziert werden [17]. Diese Mechanismen können die Wirkung der ECP bei CTCL erklären, der Mechanismus bei GvHD und anderen Autoimmunerkrankungen, bei denen ein immunsuppressiver Effekt eine Rolle spielt, müsste einem anderen Weg folgen.
Bei Patienten mit GvHD verschiebt die ECP das Zytokinprofil in Richtung einer Th2-Immunantwort
In der Tat, bei Patienten mit GvHD verschiebt die ECP das Zytokinprofil in Richtung einer Th2-Immunantwort. Vergleicht man die Zytokinprofile von Patienten vor und nach ECP, kann man einen Anstieg von IL‑4, IL-10 und Transforming-Growth-Factor(TGF)-Beta und eine Abnahme von IL-12, IL‑1, Interferon‑α und TNF‑α beobachten, was zur Apoptose von mononukleären Zellen führt [18, 19].
Überdies werden durch die ECP regulatorische T‑Zellen (Tregs) induziert, welche die Fähigkeit haben, andere Lymphozyten zu supprimieren, und damit eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Immunreaktionen spielen [20]. Tregs sind durch die Expression von CD4, CD25, CTLA‑4 und den Transkriptionsfaktor FOXP3 charakterisiert.
Es ist bekannt, dass Tregs bei Patienten mit Sézary-Syndrom vermindert und in ihrer Funktion gestört sind [21, 22]. Auch im Rahmen einer akuten GvHD bei Patienten mit allogener Knochenmarktransplantation kommt es zu einer erniedrigten Zahl an Tregs [21].
Mehrfach konnte bisher gezeigt werden, dass eine längerdauernde ECP-Behandlung sowohl zu einem Anstieg der Tregs als auch zu einer gesteigerten suppressiven Wirkung der Tregs von CTCL- und GvHD-Patienten führt [21, 22]. Es besteht die Annahme, dass Tregs einerseits die CD4-positiven Tumorzellen beim Sézary-Syndrom und andererseits die bei der GvHD autoimmun reagierenden T‑Zellen supprimieren können.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bisherige Erkenntnisse nahelegen, dass es durch Rückinfusion von apoptotischen Zellen zu einem immunmodulatorischen Effekt kommt, der auf der Differenzierung dendritischer Zellen, einer Änderung des Zytokinprofils und Stimulation von regulatorischen T‑Zellen basiert. Verschiedene Mechanismen tragen zu den positiven Wirkungen von ECP bei verschiedenen Indikationen bei. Jedoch ist die genaue Rolle, die regulatorische T‑Zellen spielen, noch nicht endgültig geklärt.

Kutane T-Zell-Lymphome

Kutane T‑Zell-Lymphome („cutaneous T‑cell lymphomas“, CTCL) bezeichnen eine heterogene Gruppe von lymphoproliferativen Erkrankungen der Haut. Die häufigste Form ist die sog. Mycosis fungoides (MF). Eine seltene Variante (etwa 5 %) ist das Sézary-Syndrom mit Erythrodermie, Leukämie und Lymphknotenbefall. Das Sézary-Syndrom hat eine schlechte Prognose mit einer mittleren Überlebensrate von etwa 3 Jahren.
Als erste Publikation wurde im Jahr 1987 im New England Journal of Medicine (NEJM) von Edelson und seinen Mitarbeitern [1] erstmals über eine vielversprechende Therapiestrategie zur Behandlung therapierefraktärer kutaner T‑Zell-Lymphome (CTCL) berichtet. Die therapeutischen Erfolge dieser ersten Studie konnten in den folgenden Jahren und bis zum heutigen Tag wiederholt bestätigt werden (Abb. 1). Patienten mit der erythrodermatischen Variante dieser Erkrankungsgruppe mit intaktem Immunsystem, mit einem noch relativ niedrigen CD4:CD8-Verhältnis scheinen am besten auf die ECP als Mono- oder als Kombinationstherapie anzusprechen [23, 24]. Rezente klinische Untersuchungen deuten darauf hin, dass Kombinationstherapien von ECP-Behandlungen mit Immunochemotherapien, Interferontherapien wie auch fast allen anderen Therapien die Ansprechrate weiter erhöhen können.
In einer Vielzahl von Studien konnten Ansprechraten von ECP in der Behandlung von CTCL von 70 % gezeigt werden. In Zukunft sollen auch prospektive Studien die Wirkung und Effektivität der ECP bei frühen Formen (Plaque-Stadium) der MF untersuchen [25].
Im Frühstadium des Sézary-Syndroms ist die Therapieerfolgsquote deutlich erhöht
Es konnte gezeigt werden, dass im Frühstadium des Sézary-Syndroms die Therapieerfolgsquote deutlich erhöht ist. In der Identifizierung von möglichen Therapieversagern ist einerseits die Krankheitsdauer, andererseits die Tumorausdehnung in Betracht zu ziehen. Beste Ansprechraten zeigen CTCL-Patienten mit einer Krankheitsdauer von unter 2 Jahren und ohne Lymphknotenbefall oder Befall innerer Organe. Ebenso kann man bei einer Leukozytose unter 20.000 Zellen pro mm3 mit einem prozentualen Anteil von weniger als 10–20 % Sézary-Zellen mit einem erhöhten Therapieerfolg mittels ECP rechnen. Eine normale Natural-Killer-Zell-Aktivität und eine weitgehend im Normbereich liegende Anzahl von zytotoxischen T‑Zellen, wobei CD8-positive T‑Suppressorzellen anteilsmäßig mehr als 15 % ausmachen sollten, lassen vor Therapiebeginn mit ECP auf einen Therapieerfolg schließen [2628]. Im Laufe der letzten Jahre konnte auch belegt werden, dass Patienten, die in Folge früherer Therapiestrategien multiple chemotherapeutische Behandlungen erhalten hatten, häufig nicht optimal auf die ECP ansprechen.

Akute und chronische Graft-versus-Host-Erkrankung

Obwohl die allogene Stammzelltransplantation eine potenziell kurative Behandlung darstellt, ist die GvHD immer noch der limitierende Faktor für den Krankheitsverlauf dieser Patienten [29]. Nach dem ersten Bericht im Jahr 1994 [30] über die erfolgreiche Anwendung der ECP bei der GvHD-Erkrankung wurde die Wirksamkeit der ECP-Behandlung bei GvHD in multiplen Studien bestätigt [3133].
Im Rahmen von Metaanalysen von 31 durchgeführten Studien wurde die Photopherese zur Behandlung der akuten wie chronischen GvHD nach Knochenmarktransplantation (KMT) weiter untersucht. Vorrangig wurden GvHD-Patienten behandelt, deren Symptome durch eine konventionelle Therapiestrategie nicht kontrolliert werden konnten [34].
Bei der Anwendung der ECP bei der akuten GvHD konnte gezeigt werden, dass es zu einer signifikanten Linderung der kutanen Manifestationen um etwa 83 % kommt. Bei zusätzlichem Befall innerer Organe (Lunge, Leber) und der Mundschleimhaut konnte durch eine ECP-Behandlung auch eine Besserung der Symptome dokumentiert werden. Bei Auftreten einer chronischen GvHD kam es nach einer Behandlungsdauer von 3–40 Monaten zu einer Regression der Hauterscheinungen bei 76 % der Patienten. Erscheinungsfreiheit an der Haut wurde in 38 % dokumentiert. Die Überlebensrate der Patienten lag bei 79 %.
In weiteren Studien konnte gezeigt werden, dass es sich bei der ECP um eine zusätzliche effektive adjuvante Therapie für die steroidrefraktäre GvHD nach KMT mit Haut- und Lebermanifestationen handelt. Weniger wirksam war diese als Begleittherapie bei sehr fortgeschrittenen Stadien der GvHD (Stadium IV) sowie bei Vorliegen ausgeprägter gastrointestinaler Beteiligung [35, 36]. Diese zahlreichen Berichte zeigen, dass es sich bei der ECP um eine effektive, steroidsparende und praktisch nebenwirkungsfreie Therapie zur Behandlung sowohl der akuten als auch der chronischen GvHD handelt.

Systemische Sklerose

Nach wie vor werden bei der systemischen Sklerose autoimmunologische Prozesse als pathogenetische Mechanismen in Betracht gezogen. Diese Überlegungen werden auch durch den Nachweis von infiltrierenden T‑Zellen und autoreaktiven Antikörpern in den betroffenen Organen gestützt. Ein einheitliches pathophysiologisches Konzept der systemischen Sklerose gibt es bis dato nicht.
Auch ist die Therapie der systemischen Sklerose bis heute relativ unbefriedigend und richtet sich zumeist nach der Schwere des Krankheitsbildes bzw. den befallenen Organsystemen. Bisherige Therapieansätze konnten weder anhaltende Remissionen erzielen noch konnte eine Verlängerung der Überlebenszeit erreicht werden. Im Rahmen der ECP kommt es zur einer signifikanten Erhöhung von Tumornekrosefaktor (TNF), und im Rahmen von Studien konnte gezeigt werden, dass bei der systemischen Sklerose erhöhte TNF-Spiegel zu einer verminderten Kollagensynthese führen.
In einer kontrollierten prospektiven klinischen Studie konnte relativ früh nach der Entwicklung der ECP gezeigt werden, dass die Photopherese eine gut verträgliche Therapieoption mit einer positiven Beeinflussung des Krankheitsverlaufs darstellt [37]. In dieser Studie wurden Patienten mindestens über 6 Monate randomisiert behandelt, entweder mit D‑Penicillamin oder ECP. Nachfolgend zeigten Skin-Score-Messungen eine signifikante Verbesserung der mit ECP behandelten Patientengruppe. Diese Verbesserungen konnten auch mittels Hautbiopsien histologisch verifiziert werden.
Im Verlauf einer langfristigen Photopherese-Therapie zur Behandlung der systemischen Sklerose konnte nicht nur nachgewiesen werden, dass es zu einer Stabilisierung oder sogar Verbesserung des Krankheitsverlaufs bezüglich der Hautveränderungen kommt [4], sondern auch zu einer signifikanten Verlängerung der Überlebenszeit [38]. Im Gegensatz zu den Hautmanifestationen konnten viszerale Manifestationen selbst durch lang andauernde Behandlungen kaum beeinflusst werden. Eine positive Beeinflussung des Krankheitsverlaufs war umso deutlicher, je früher mit der ECP-Therapie begonnen wurde. Im Rahmen einer prospektiven Studie [39] konnte nachgewiesen werden, dass das Vorhandensein einer klonalen T‑Zell-Population im Rahmen der systemischen Sklerose mit einer besseren Ansprechrate auf ECP vergesellschaftet ist.

Allograft-Abstoßung

Die Überlebenswahrscheinlichkeit nach Allografttransplantationen beruht auf der Kontrolle der Abstoßungsreaktion. Diese richtet sich vornehmlich gegen Spendermoleküle des Major-Histocompatibility-Komplexes (MHC). Die Unterdrückung der Abstoßungskaskade ist essenziell für Patienten nach Organtransplantation. Nachdem sich die Photopherese in der Behandlung von akuter sowie chronischer GvHD als erfolgreich erwiesen hatte, wurden auch klinische Studien durchgeführt, in denen Patienten nach Organtransplantationen einer ECP-Behandlung unterzogen wurden [40]. Bei Patienten mit einer Abstoßungsreaktion nach Herztransplantation (HTX) konnte gezeigt werden, dass durch ECP-Behandlungen sowohl histologisch als auch klinisch eine deutliche Besserung der kardialen Situation erreicht werden kann.
In einer weiteren Vergleichsstudie von ECP und Kortikosteroiden bei der Kontrolle der Organabstoßungsreaktion nach HTX konnte nachgewiesen werden, dass die Wirksamkeit der ECP mit der von Kortikosteroiden vergleichbar ist. Das Nebenwirkungsprofil der ECP im Vergleich mit dem der Kortikosteroide ist allerdings eindeutig geringer [41].
Im Management der Abstoßungsreaktionen nach Herztransplantationen ist die Photopherese mittlerweile als adjuvante Therapie anerkannt. Sowohl bei der Behandlung von akuten Abstoßungen als Alternative zu einer Kortikosteroidstoßtherapie als auch in der chronischen Abstoßungsreaktion wird die ECP mit zunehmendem Erfolg eingesetzt. In mehreren klinischen Studien nach Herztransplantationen konnte einerseits festgestellt werden, dass es zu signifikant weniger Abstoßungsereignissen kommt [42, 43] und man andererseits eine Dosisreduktion der immunsuppressiven Therapie in Kombination mit einer Photopherese-Behandlung erreichen kann. Obwohl es bei Patienten mit oder ohne ECP-Behandlung keine Unterschiede in der Häufigkeit von Infektionen gab, konnte doch Zytomegalievirus-DNA deutlich weniger oft in der ECP-Gruppe nachgewiesen werden.
Somit konnte bewiesen werden, dass die adjuvante ECP nach einer Herztransplantation das Risiko der Organabstoßung reduziert bzw. eine bereits bestehende Abstoßung verbessern kann, ohne dass es zu einer erhöhten Inzidenz von Zytomegalievirus-Infektionen führt.
Das Auftreten eines Bronchiolitis-obliterans-Syndroms (BOS) bei Patienten nach Lungentransplantation ist eine nicht seltene und auch schwer therapierbare Komplikation. Eine signifikante Verbesserung der Symptomatik und des Gesamtüberlebens durch den Einsatz der ECP in der Behandlung des BOS konnte bereits in einigen klinischen Studien gezeigt werden [44]. Neueste Studien weisen darauf hin, dass der frühzeitige Einsatz der ECP, kurzfristig nach der Transplantation selbst, dem Auftreten einer BOS prophylaktisch entgegenwirkt.

Fazit

  • Die ECP hat sich, seit der Entwicklung durch Dermatologen vor über 30 Jahren, zu einer etablierten fachübergreifenden Therapie entwickelt.
  • Aufgrund des hervorragenden Sicherheitsprofils erfährt die ECP zunehmende Akzeptanz als effektive immunmodulatorische Therapie.
  • Vielversprechende therapeutische Erfolge konnten bei einem sich ständig erweiternden Indikationsspektrums erzielt werden [45, 46].
  • Prospektive randomisierte Studien mit größeren Kohorten sind allerdings erforderlich, einerseits um die Komplexität der zugrundeliegenden immunmodulatorischen Mechanismen besser zu verstehen und andererseits zur Identifizierung von Biomarkern, die möglicherweise das Ansprechen auf die Behandlung anzeigen können.

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt

R. Knobler und U. Just haben unabhängig von dieser Arbeit persönliche speaker Honorare von Mallinckrodt/Therakos erhalten. T. Valero gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.
Open Access Dieser Artikel wird unter der Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz veröffentlicht, welche die Nutzung, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung und Wiedergabe in jeglichem Medium und Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle ordnungsgemäß nennen, einen Link zur Creative Commons Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden.
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Hinweis des Verlags

Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.
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Metadaten
Titel
Update zur Extrakorporalen Photopherese
verfasst von
Prof. Dr. R. Knobler
T. Valero
U. Just
Publikationsdatum
05.10.2021
Verlag
Springer Vienna
Erschienen in
hautnah / Ausgabe 4/2021
Print ISSN: 1866-2250
Elektronische ISSN: 2192-6484
DOI
https://doi.org/10.1007/s12326-021-00467-1