PolyomaPolyoma--Virusinfektion Virusinfektion nach Nierentransplantationnach Nierentransplantation

Uwe GroßUwe GroßInstitut für Medizinische MikrobiologieInstitut für Medizinische Mikrobiologie

der Universitätskliniken Göttingender Universitätskliniken GöttingenNationales Referenzzentrum für Systemische MykosenNationales Referenzzentrum für Systemische Mykosen

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BK Virus

- Bis 2000 -> BKV, JCV und SV40 gehörten zu Papovaviren(Papilloma-, Polyoma- und Simian Vacuolating Virus)

- Ab 2001 -> eigenständige Familie (Polyomaviridae)- Genvariabilität (mindestens 4 Gentypen)- Genom = 5.300 bp -> early (T), late (VP) and regulatory genes

(agno)- 70% bzw. 75% Homologie mit SV40 und JCV (-> PML)- Pathogenitätsfaktor: Genetische Heterogenität der

Transkriptions-Kontrollregion?- Kein Tiermodell

envelope naked

ssDNA

Papillomaviridae

Classification of viruses

Vergleich BKV versus CMV

BKV CMVDNA zirkulär ds linear dsKapsidtyp Ikosaeder IkosaederHülle o +Genom 5.300 bp 235 kbpGene 6 >200Größe 45 nm ca. 200 nm

Genorganisation des BK VirusEarly genes-> Tumor antigens-> for Transcription

Late genes-> Virion proteins-> for Capsid formation

Regulatorisches Masterprotein

Lebenszyklus des BK-Virus

Endozytose

VP1-3

Keine eigene DNA-Polymerase!

Erstbeschreibung des BK-Virus

Lancet 1971

39jähriger sudanesischer Patient nach Nieren-TPX

Prävalenz von Antikörpern gegen BK-Virus und JC-Virus in den USA

Fields et al., 1996

2.-5. Lebensjahr: Inzidenzrate am höchsten Serumprävalenz nimmt später wieder ab (Ursache ?):-> Erwachsene = 46-94% (Deutschland = 71%)

BKV: Epidemiologie

- Weltweites Vorkommen- Übertragung wahrscheinlich aerogen

(oder fäkal-oral?) im Kindesalter (DD Erkältungskrankheit)

- Latenz in Urothelialzellen- Signifikante Zunahme der PVN nach

Einführung aggressiverer Immunsuppressiva(bes. Tacrolimus; FK und Mycophenolsäure; MMF)

Von der Infektionzur Erkrankung

Primärinfektion

HämatogeneDisseminierung

Latenz

Kontrolledurch das ImmunsuppressionImmunsystem

Reaktivierung

Wirtsfaktoren?Virale Faktoren?

PVN/BKVN

nach BMT

nach Nieren-TPX

BKV-assoziierteErkrankungen- Inkubationszeit = ?

- Klinik beruht vor allem auf Reaktivierung!(in der eigenen Niere oder in der Spenderniere)

Vor 1995:Ureterstenose

Seit 1995 (Tacrolimus/Mycophenolat):

BKVN/PVN (Tubulointerstitielle Nephritis)

PVN nach Niere-TPX-> 1995 = 1%-> 2001 = 5.8%

Ramos et al., 2002

Blasenkarzinom

Studien zur BKVNin Patienten nach Nieren-TPXN Prävalenz BKVN post-TPX Verlust der Niere Referenz

Prospektiv:28 7.1% (2) 47 Wochen 50% Maiza et al., 200262 8.0% (5) 28 Wochen 0% Hirsch etal., 2002

Retrospektiv:1.300 5.1% (67) 53 Wochen 16% Ramos et al., 2002

Retrospektiv Pankreas-Nieren-TPX:146 6.2% (9) 51 Wochen 33% Lipshutz et al., 2005

-> Pankreas nicht infiziert!

- 10-68% der Nierenempfänger zeigen BKV-Replikation OHNE klinische Symptome- 5-8% entwickeln PVN (Tacrolimus-Azathioprin-Predison oder CyclosporinA-Mycophenolat-Prednison)- PVN entsteht im Durchschnitt ca. 12 (-44) Wochen nach TPX (1 Monat bis 2 Jahre)

Hirsch und Steiger, Lancet Infect Dis 2003Nickoleit et al., Current Opin Nephrol Hypert 2003

Risikoprofil der Entstehung von BKVN(BKVN = BKV-assoziierte Nephropathie oder PVN = Polyomavirus-assoziierte Nephropathie)

Erhöhtes Risiko:- seronegativer Empfänger einer Niere eines seropositiven Spenders (Risiko x3.5)- HLA-Mismatch zwischen Spender und Empfänger (umstritten!)- höheres Alter- männliches Geschlecht- Tacrolimus > 8ng/ml (Risiko x13) (Mengel et al., 2003)

Modell der 2-Schritt Pathogenese

1.

2.

Risiko x13

Modifiziert nach de Bruyn and Limaye, Rev. Med. Virol. 2004

Verlauf des Serumkreatinins bei BKVN(oft initialer Hinweis!)

Nickeleit et al., J. Am. Soc. Nephrol. 1999

Diagnostische VerfahrenDecoy-Zellen im Urinsediment

-> Urethialzellen mit viralen Einschlusskörpern-> Beweis für Replikation des BKV

-> Positiver Vorhersagewert = 18-29%-> Negativer Vorhersagewert = 100%

(Nickeleit et al., JASN 1999)

• Three decoy cells whose nucleistain positively for the SV-40 immunohistochemical stain, confirming the cytologic impressionthat these cells are infected withthe human polyoma virus. (Voidedurine, SV-40 immunoperoxidasestain, 630x)

Urinsediment mit Decoy-Zellen(Infektion tubulärer Epithelialzellen mit BK Virus)

- Vergrößerter, hyperchromatischer Nucleus(wie bei malignen Zellen)

- Nucleus mit homogenen Inklusionen - rechts SV-40 Immunfärbung (beide: 630x)- Median: 16 Wochen nach TPX- NVW = 100% PVW = 18-29%

Hirsch et al.,NEJM 2002

Vergleich mit CMV

Diagnostische VerfahrenHistologie

- Tubuläre Schädigungszeichen

- Intranukleäre virale Einschlüsse(DD CMV = zusätzlich zytoplasmatische Einschlüsse)

- Immunhistologie (SV40 T Antigen)

Histologischer Befund bei BKVN

160x

Intranukleäre basophile virale Einschlüsse in tubulären Epithelzellen Immunhistologie (SV40 T Antigen)mit tubulärem Epithelschaden, Störung der Integration der BM

160x400x

PVW=73%, NVW = 100%

Nickeleit et al., J. Am. Soc. Nephrol. 1999

Intranukleäre virale Einschlusskörper bei BKV-Nephritis

3800x 5600x

97.000x

Nickeleit et al., J. Am. Soc. Nephrol. 1999

Immunhistologie (SV40 T Antigen)

bei Abstoßungsreaktion

80x

Infiltration mit Mononukleären Zellen und Tubulitis.

Die Anwesenheit weniger viraler inclusion bodiesspricht gegen eine Virusgenese.

Differenzierende PCR zum Nachweis von Polyoma-Viren

Deutsches Konsiliarlaborfür Polyomaviren:Frau Dr. K. Dörries,Institut für VirologieUniversität Würzburgdoerries@vim.uni-wuerzburg.de

Auch u.a. - Charité Berlin- Uni Münster- TU München- Uni Tübingen

PCR aus Blutplasma (Hirsch et al., NEJM 2002):Sensitivität: 100%Spezifität: 88%NVW: 100%PVW: 50%

- Verschiedene Protokolle, z. B. real-time PCR, competitive PCR-> Viruslast > 7.700 Kopien/ml Serum ist prädiktiv für Vorliegen einer BKVN

- Verschiedene Targets, z. B. Capsid VP1-mRNA, large T, small T

Bedeutung der PCR aus Blut- BKV Virämie: nachweisbar 23 Wochen nach Transplantation (Median)

- I. d. R. vor Nephropathie nachweisbar

- Als quantitative Methode zum Therapiemonitoring geeignet

- Nach Nephrektomie schnell negativ -> Niere ist Reservoir für Virämie!!!

- PCR aus Urin weniger geeignet: -> BKV-Persistenz im Urin trotz Elimination der Viren

aus Blut und Niere-> Nachweis von BKV im Urin bei asymptomatischen

Patienten

De Bruyn and Limaye, Rev. Med.Virol. 2004

Diagnostische Verfahren

1. Decoy-Zellen in großer Anzahl im Urinsediment(16 Wochen post-TPX)

2. PCR aus Blut (Urin weniger geeignet)(23 Wochen post-TPX)

3. (Immun-) Histologie, ggf. einschließlich PCR-> Goldener Standard

CAVE: Ausschluss anderer viraler Infektionen, z. B. HSV, Adenoviren, CMV

Histologische Diagnose erfolgt i. d. R. spät (!):-> 5-6 Monate nach Nachweis von Decoyzellen im Urin -> Wochen bis Monate nach Virämie-Nachweis

-> frühe Diagnostik per Urinzytologie (Decoy) und PCR aus Blut anstreben!-> S c r e e n i n g von Risikopatienten!!!

Vorgehensweise nach Nierentransplantation

Vorgehen bei Verdacht auf BKN(Freiburger Modell; 12/2004)

Therapie durch Reduktion der Immunsuppressiva(bei frühzeitiger Therapie ist BKVN reversibel)

Hirsch et al. J. Infect. Dis. 2001

Cidofovir (Vistide)

- Nukleosid-Analogon- Aktivität in-vivo und in-vitro gegen CMV- DNA-Polymerase-Inhibitor (bei Herpesviren)- Polyomaviren haben keine DNA-Polymerase-> Mechanismus?- Renale Ausscheidung- Hohe Konzentration im Nierengewebe- Cave: Nephrotoxizität

- Dosierung: 0.25-1.0 mg/kg/Tag i. v. alle 2-3 Wochen ohne Probenicid- ausreichend Volumen zuführen- Nierenfunktion überwachen

- Wirksam nur in Kombination mit Reduktion der Immunsuppression (!)(z. B. Leflunomid anstelle von MMF)

- Evtl. Retransplantation anstreben (wenn keine aktive Infektion)

De Bruyn and Limaye, Rev.Med. Virol. 2004

Vidarabin -> Erfolg bisher nur in Einzelfällen

Therapie-Erfolg durch Cidofovir

Kadambi et al., Am. J. Transplant. 2003

Prognose

Bei histologischem Nachweis von BKVN

-> 30-50% der Patienten entwickeln eine progessive renale Dysfunktion mit Abstoßung

-> frühzeitige Diagnose durch Routinebiopsie verbessert die Prognose

Hirsch and Steiger, Lancet Infect. Dis. 2003

Unterscheidung zwischen BKN und Abstoßungsreaktion durch Immunhistologische Bestimmung des SV40 T Antigens und der

MHC Klasse II (HLA-DR) Expression (110x)

BKVN

BKVN Abstoßungsreaktion

SV40 T-Ag POSITIV negativ

MHC II negativ POSITIV

Tubulitis nein JAmitInflammation

Abstoßung

Nickeleit et al., 1998 und 2000

Mögliche Mechanismen der Malignom-Entwicklung durch BKV(-> z. B. Tumorinduktion im Hamstermodell)

Zusammenfassung BKVN- Opportunistische Infektion- Nierentropismus- Bei starker therapeutisch-indizierter Immunsuppression

nach Nieren-TPX- Diagnostik: Decoy-Zellen im Urin, Nierenhistologie,

PCR aus Blut (Monitoring)- Therapie: Cidofovir und Reduzierung der

Immunsuppression (Balance-Akt!)- Nutzen der Retransplantation?- Anzahl der Fälle unterschätzt?- BKVN nach TPX anderer Organe nur in Ausnahmefällen

(z. B. nach Herz-TPX; Menahem et al., Transplantation 2005)