Der Nachweis von Endothelzellen im peripheren Blut wurde bereits Anfang der 70er Jahre anhand morphologischer Merkmale versucht (1). Diese Methode der Quantifizierung erscheint aus heutiger Sicht jedoch problematisch. Methodisch war dann der immunzytochemische Nachweis zirkulierender Endothelzellen weiterführend. So konnte bei Patienten mit Sichelzellanämie gezeigt werden, daß die Zahl der zirkulierenden Endothelzellen bei aktiver Erkrankung deutlich ansteigt (2). Die hier verwendete Methodik weist jedoch ebenfalls Probleme hinsichtlich ihrer Sensitivität auf und ist relativ aufwendig. Gute Sensitivität und Spezifität bei vertretbarem Aufwand gewährleistet jedoch erst die immunomagnetische Isolierung (3), die sich in besonderer Weise für die Isolation seltener Zellen (Tumorzellen, Leukämiezellen) aus Blut und anderen Körperflüssigkeiten eignet. Da zirkulierende Endothelzellen in Relation zu allen anderen Blutzellen ebenfalls um einige Größenordnungen seltener vorkommen, wird die immunomagnetische Isolierung seit einigen Jahren auch zur Isolierung zirkulierender Endothelzellen verwandt (4). So konnten bei Patienten mit Fievre boutonneuse, einer endothelialen Infektion durch Rickettsia conorii, vermehrt zirkulierende Endothelzellen nachgewiesen und intrazelluläre rickettsiale Antigene detektiert werden (5). Auch bei Patienten mit akutem Koronarsyndrom fanden sich im peripheren Blut in vermehrtem Maß Endothelzellen (6). Insgesamt ist jedoch über eine mögliche pathophysiologische Bedeutung zirkulierender Endothelzellen bei vielen vaskulären Krankheitsbildern gegenwärtig nichts bekannt. Vor allem der Vorgang der Ablösung der Endothelzellen von der Basalmembran und ihr Weg im peripheren Blut bleibt gegenwärtig jedoch unklar (Abbildung 1). Man muß annehmen, daß im Zytoplasma und auf der Zellmembran der Zellen von der initialen Schädigung über Nekrose/Apoptose bis zur Ablösung von der Basalmembran zahlreiche noch unbekannte Aktivierungsvorgänge ablaufen.

1. Bouvier CA, Gaynor E, Cintron JR, Bernhardt B, Spaet T. Circulating endothelium as an indication of vascular injury. Thromb Diath Haemorrh 1970; 40:163.
   
2. Solovey A, Lin Y, Browne P, Choong S, Wayner E, Hebbel RP. Circulating activated endothelial cells in sickle cell anemia. N Engl J Med 1997; 337(22):1584-1590.
   
3. Hewett PW, Murray JC. Immunomagnetic purification of human microvessel endothelial cells using Dynabeads coated with monoclonal antibodies to PECAM-1. Eur J Cell Biol 1993; 62(2):451-454.
   
4. Dignat-George F, Sampol J. Circulating endothelial cells in vascular disorders: new insights into an old concept. Eur J Haematol 2000; 65(4):215-220.
   
5. George F, Brouqui P, Boffa MC, Mutin M, Drancourt M, Brisson C et al. Demonstration of Rickettsia conorii-induced endothelial injury in vivo by measuring circulating endothelial cells, thrombomodulin, and von Willebrand factor in patients with Mediterranean spotted fever. Blood 1993; 82(7):2109-2116.
   
6. Mutin M, Canavy I, Blann A, Bory M, Sampol J, Dignat-George F. Direct evidence of endothelial injury in acute myocardial infarction and unstable angina by demonstration of circulating endothelial cells. Blood 1999; 93(9):2951-2958.

Das Endothel kleiner Gefäße ist nach Nierentransplantation aus mehreren Gründen von besonderer Relevanz. Zum einen stellen Endothelzellen im Nierentransplantat eine Barriere zwischen Fremdgewebe und den zirkulierenden Immunzellen des Empfängers dar. Zum anderen sind vaskuläre Komplikationen des Empfängers (Herzinfarkt, Schlaganfall) eine häufige Ursache für Morbidität und Mortalität. Daher interessierten wir uns für zirkulierende Endothelzellen als Marker des Endothelschadens bei Patienten nach Nierentransplantation. Wie zu erwarten fanden sich bei Patienten mit akuter vaskulärer Rejektion (Abbildung 2) deutlich erhöhte Zellzahlen (1). Interessanterweise fanden wir jedoch auch bei Patienten ohne Rejektion im Vergleich zu gesunden Probanden leicht erhöhte Zellzahlen. Es ist bekannt, daß immunsuppressive Substanzen aus der Gruppe der Calcineurininhibitoren eine Vielzahl von Effekten am Endothel ausüben. Wir spekulierten daher, daß die leicht erhöhten Zellzahlen bei allen Patienten nach Nierentransplantation die Einnahme dieser Calcineurininhibitoren reflektieren könnten. Wir untersuchten daher Patienten nach Nierentransplantation, die keine dieser Substanzen erhalten und verglichen die Zahl zirkulierender Endothelzellen bei diesen Patienten mit gematchten Nierentransplantierten, welche diese Medikamente einnehmen. Es zeigte sich, daß Nierentransplantierte ohne Calcineurininhibitoren deutlich niedrigere Zellzahlen aufwiesen als gematchte Nierentransplantierte, die diese Medikamente einnehmen (2). Dieser Befund ist mit unserer Hypothese gut vereinbar. Wir möchten nun wissen, ob auch im intraindividuellen Verlauf nach Umsetzen der Immunsuppression von einem Calcineurin-Inhibitor-basierten auf ein Calcineurin-Inhibitor-freies Protokoll die Zellzahlen fallen; eine entsprechende Studie läuft bereits.

1. Woywodt A, Schroeder M, Gwinner M, Mengel M, Jaeger M, Schwarz A, Haller H, Haubitz M. Elevated numbers of circulating endothelial cells in renal transplant recipients. Transplantation 76: 1-4 (2003)
   
2. Woywodt A, Schroeder M, Mengel M, Schwarz A, Gwinner W, Haller H, Haubitz M. Circulating endothelial cells are a novel marker of cyclosporine-induced endothelial damage. Hypertension 41: 721.723 (2003)

Das Endothel kleiner Gefäße ist auch nach Transplantation hämatopoetischer Stammzellen von besonderer Bedeutung. Eine ganze Reihe von Komplikationen nach Stammzelltransplantation (veno-occlusive disease, capillary leak syndrome, thrombotische Mikroangiopathie) spielt sich am Endothel kleiner Gefäße ab (Abbildung 3). Auch die chronische GvHD involviert maßgeblich das Endothel kleiner Gefäße. Wir konnten zeigen, daß die Konditionierung vor Stammzelltransplantation mit einem erheblichen Endothelschaden einhergeht (1). Wir konnten ferner eine Dosisabhängigkeit nachweisen. Ob ein früher Endothelschaden ein Risikofaktor für endotheliale Komplikationen im weiteren Verlauf ist, bleibt gegenwärtig noch unklar (2).

1. Woywodt A, Scheer J, Hambach L, Buchholz S, Ganser A, Haller H, Hertenstein B, Haubitz M. Circulating endothelial cells as markers of endothelial damage during hematopoietic stem-cell transplantation. Blood prepublished online January 8 (2004)
   
2. Woywodt A, Buchholz S, Haubitz M, Hertenstein B. Counting the cost: Markers of endothelial damage in haematopoietic stem-cell transplantation. Bone Marrow Transplantation published online Nov 1 (2004)

Zirkulierende Endothelzellen sind ein sensitiver, spezifischer und klinisch nutzbarer Marker des Endothelschadens (1). Die Methodik ist jedoch auch mit Problemen befrachtet. So ist die Technik zwar robust, die sichere Identifizierung zirkulierender Endothelzellen verlangt jedoch beträchtliche Erfahrung. Wir kombinierten daher die immunomagnetische Isolierung mit einem zweiten Endothel-spezifischen Färbungsschritt (1, Abbildung 4). Wir glauben, daß die so modifizierte Methodik vor allem in der Hand des Unerfahreren erheblich an Sicherheit gewinnt. In einem nächsten Schritt haben wir gemeinsam mit Kollegen aus Birmingham und Marseille einen methodischen Konsensus zur Isolation und Zählung zirkulierender Endothelzellen erarbeitet (2, 3).

1. Woywodt A, Goldberg C, Scheer J, Schroeder M, Regelsberger H, Haller H, Haubitz M. A novel assay for the enumeration of circulating endothelial cells. Annals of Hematology 83: 491-494 (2004)
2. Blann AD, Woywodt A, Bertolini F, Bull TM, Buyon JP, Clancy RM, Haubitz M, Hebbel RP, Lip GYH, Mancuso P, Sampol J, Solovey A, Dignat-George F. Circulating endothelial cells. Biomarker of Vascular Disease: A consensus statement. Thrombosis Haemostasis 93(2):228-35 (2005)
3. Woywodt A, Blann AD, Kirsch T, Erdbruegger U, Banzet N, Haubitz M, Dignat-George F. Isolation and enumeration of circulating endothelial cells by immunomagnetic isolation: proposal of a definition and a consensus protocol. J Thromb Haemost 4(3):671-7 (2006)