Hematopoietic Stem Cell Transplantation in Autoimmune Diseases

Abstract

Heart involvement is a frequent cause of morbidity and mortality in autoimmune diseases. All cardiac structures can be involved: pericardium, endocardium, myocardium, coronary circle, and conduction system.

In the last decade many patients affected by autoimmune diseases have been treated with hematopoietic stem cell transplantation; the vast majority of these transplants have been autologous, and most have been within the context of phase I and II clinical trials; now, phase III trials are ongoing.

Patients affected by autoimmune disease often have cardiac involvement which potentially puts them at higher risk from acute cardiotoxicity due to alkylating agents such as cyclophosphamide.

The authors propose an algorithm for cardiac assessment before stem cell transplantation in order to identify those patients at highest risk, prior to administering any drug, to avoid further worsening of heart involvement and possible organ failure.

A baseline assessment includes physical examinations, ECG to highlight arrhythmias and conduction abnormalities, chest X-ray to evaluate the presence of pericardial effusion and cardiothoracic ratio.

A second-step evaluation includes echocardiography (which assesses the following parameters: left ventricular ejection fraction, diastolic function, tricuspid gradient, pulmonary acceleration time, right ventricular diameter and pericardial effusion, wall motion), Holter ECG that may highlight the presence of arrhythmias and biohumoral parameters such as brain natriuretic peptide and troponin I. If these parameters show abnormalities, a further step is required before transplantation. Cardiac catheterization allows to identify ischemic coronary diseases and pulmonary artery hypertension. Intensive monitoring with life card assessment before inclusion might establish ischemic coronary diseases or complex arrhythmias requiring pacing. Magnetic resonance imaging and single-photon emission computed tomography with dipyridamole are useful tools to evaluate the coronary flow. Treatment of ischemic coronary disease (assessment for revascularization), cardiac failure, pulmonary artery hypertension and arrhythmias constitutes the final step.

The aim is to optimize cardiac status in order to allow intense immunosuppressive treatments.

Zusammenfassung

Autoimmunerkrankungen sind eine häufige Ursache von Herzerkrankungen, die sogar zum Tode führen können. Alle Herzstrukturen können betroffen sein: Peri-, Endo- und Myokard, die Herzkranzgefäße und das Reizleitungssystem.

Im letzten Jahrzehnt ist bei vielen der betroffenen Patienten eine Transplantation von – vorwiegend autologen – hämatopoetischen Stammzellen durchgeführt worden, meist im Rahmen von Phase-I- und Phase-II-Studien. Zurzeit läuft eine Reihe von Phase-III-Studien.

Bei Patienten, die an einer Autoimmunerkrankung unter Beteiligung des Herzens leiden, ist das Risiko einer akuten Kardiotoxizität, bedingt durch alkylierende Substanzen wie Cyclophosphamid, wesentlich größer als bei anderen Patienten. Um eine Verschlechterung des Zustands des Herzens und ein mögliches Organversagen zu vermeiden, ist es deshalb notwendig, vor einer Zelltransplantation und vor der Gabe von immunsuppressiven Medikamenten diejenigen Patienten zu identifizieren, die ein besonders hohes kardiales Risiko aufweisen.

Die Autoren dieses Beitrags schlagen diesbezüglich einen diagnostischen Algorithmus vor. Zur Basisdiagnostik gehört ein EKG zur Aufdeckung von Rhythmusstörungen und Leitungsanomalien. Des Weiteren sollte eine Röntgenaufnahme des Thorax erfolgen, um die Größe des Herzens zu bestimmen und einen möglichen Perikarderguss zu erkennen.

Als Nächstes sollten eine Echokardiographie und ein Holter-EKG sowie die Bestimmung bestimmter Laborparameter erfolgen, u. a. von „brain natriuretic peptide“ (BNP) und Troponin I. Die Echokardiographie dient vor allem der Beurteilung der linksventrikulären Ejektionsfraktion, der diastolischen Funktion, des Druckgradienten an der Trikuspidalklappe, des pulmonalarteriellen Drucks sowie der Wandbeweglichkeit; mit dem Holter-EKG können besondere Rhythmusstörungen identifiziert werden. Wenn diese Untersuchungen Abnomalitäten zutage fördern, ist vor der Stammzelltransplantation eine Herzkatheteruntersuchung notwendig, um eine ischämische Koronarerkrankung und eine pulmonale Hypertonie auszuschließen. Bei bestimmten Patienten kann darüber hinaus ein intensives Langzeitmonitoring notwendig werden. Für die Bestimmung der Durchflussrate der Koronararterien sind auch MRI und SPECT (unter Gabe von Dipyridamol) geeignete Methoden.

Falls diese Untersuchungen pathologische Befunde ergeben wie eine ischämische Herzerkrankung, eine Herzinsuffizienz, eine pulmonale Hypertonie oder Arrhythmien, müssen diese Krankheiten zunächst behandelt werden, bevor eine Stammzelltransplantation durchgeführt werden kann. Denn das Ziel muss es sein, den Zustand des Herzens zu optimieren, damit eine adäquate immunsuppressive Behandlung möglich ist.