The diagnostic and therapeutic relevance of the complement system in renal transplantation
Die diagnostische und therapeutische Bedeutung des Komplementsystems in der Nierentransplantation
Creators: name: Vonbrunn, Eva
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2023
Subjects: Complement System
Kidney
Renal Transplantation
Ischemia-Reperfusion Injury

description: Kidney transplantation is the best long-term treatment option for kidney failure. However, the need for kidney transplants exceeds the number of organ donors. Early diagnosis and effective treatment of complications or rejection would help reduce the need. The complement system, an important part of the immune system, has been shown to be involved in rejection events. However, the exact activation mechanisms and relationships are not fully understood. Therefore, this work should contribute to a better understanding of the role of the complement system in kidney transplantation and thus point out possible targets for therapy and diagnostics. The current state of scientific knowledge and clinical studies on complement inhibition in renal transplantation was summarized in a review article. Protein and gene analyses in human zero-time and follow-up biopsies were performed to determine whether activation of the complement system is specific for the type of rejection and whether diagnosis and prognosis can be derived. In addition, the involvement of the complement system in ischemia-reperfusion injury was investigated in a rat and in a cell culture model. Because of a similar pattern of renal damage in patients with complement associated nephropathy and SARS-CoV-2 infection, complement activation was also investigated in renal biopsies from COVID-19 patients. In this study, upregulation of complement has been observed in graft rejection and ischemia-reperfusion injury. Enhancement of the immune response by the complement system is very likely, making complement factors a good therapeutic target. Expression analysis of human follow-up biopsies showed that the expression profile of complement genes can be used to distinguish between healthy grafts, cellular rejection and humoral rejection. In zero-time biopsies, this prediction could not be made based on complement expression or deposits. In contrast, increased immunoglobulin expression was predictive of later rejection. Biopsies from COVID-19 patients with renal involvement also showed activation of the complement system and associated immune deposits. In conclusion, the complement system is a promising target for the treatment of complications such as rejection in kidney transplantation and may play a decisive role in diagnosis. The involvement of the complement system not only in kidney transplantation but also in renal failure in COVID-19 patients highlights its importance in renal pathology.
description: Eine Nierentransplantation ist die bestmögliche langfristige Behandlung bei Nierenversagen. Der Bedarf an Transplantaten übersteigt jedoch die Zahl der Spenderorgane bei weitem. Eine frühzeitige Diagnose und wirksame Behandlung von Komplikationen oder Abstoßungsreaktionen kann helfen den Bedarf zu verringern. Dass das Komplementsystem, als wichtiger Teil des Immunsystems, an Abstoßungsreaktionen beteiligt ist, wird bereits in anderen Studien deutlich. Auslöser und Zusammenhänge sind jedoch nicht vollständig geklärt. Diese Arbeit soll daher zu einem besseren Verständnis der Rolle des Komplementsystems in der Nierentransplantation beitragen und mögliche Ansatzpunkte für Therapie und Diagnostik aufzeigen. In einer Übersichtsarbeit wurde zunächst der aktuelle Stand der wissenschaftlichen Erkenntnisse und klinischen Studien zu Komplementinhibitoren bei Nierentransplantation zusammengefasst. Protein- und Genanalysen in humanen Null- und Follow-up-Biopsien sollten zeigen, ob die Aktivierung des Komplementsystems spezifisch für die Art der Abstoßung ist und ob sich daraus Diagnosen und Prognosen ableiten lassen. Darüber hinaus wurde die Beteiligung des Komplementsystems am Ischämie-Reperfusionsschaden in Ratten und in einem Zellkulturmodell untersucht. Aufgrund eines ähnlichen Nierenschädigungsmusters zwischen Patienten mit komplementassoziierter Nephropathie und SARS-CoV-2 Infektion wurde die Komplementaktivierung auch in Nierenbiopsien von COVID-19-Patienten untersucht. Generell wurde eine Hochregulation von Komplement bei Transplantatabstoßungen und während des Ischämie-Reperfusionsschaden beobachtet. Eine Verstärkung der Immunreaktion durch das Komplementsystem scheint wahrscheinlich, was Komplementfaktoren zu einem guten therapeutischen Angriffspunkt macht. Expressionsanalysen humaner Follow-up-Biopsien zeigten, dass anhand des Expressionsprofils von Komplementgenen zwischen unauffälligen Transplantaten, zellulärer und humoraler Abstoßung unterschieden werden kann. Bei Nullbiopsien konnte diese Vorhersage nicht anhand der Komplementexpression oder -ablagerung getroffen werden. Hingegen war eine erhöhte Expression von Immunglobulinen mit einer späteren Abstoßungsreaktion assoziiert. Auch in Biopsien von COVID-19 Patienten mit Nierenbeteiligung konnte eine Aktivierung des Komplementsystems und damit verbundene Immunablagerungen nachgewiesen werden. Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass das Komplementsystem ein vielversprechender Angriffspunkt ist, um Komplikationen, wie Abstoßungen, bei Nierentransplantationen zu behandeln und dass es eine entscheidende Rolle bei der Diagnose spielen kann. Die Beteiligung des Komplementsystems nicht nur bei der Nierentransplantation, sondern auch beim Nierenversagen von COVID-19-Patienten unterstreicht seine Bedeutung für die Nierenpathologie.