We treated 93 patients who had acute nonlymphoblastic leukemia in the first remission or chronic myelocytic leukemia in the chronic phase (median age, 30 years) with high-dose cyclophosphamide and fractionated total-body irradiation, followed by infusion of marrow from an HLA-identical sibling. To evaluate postgrafting prophylaxis for graft versus host disease, we studied these patients in a sequential, prospective, randomized trial that compared the effect of a combination of methotrexate and cyclosporine (n = 43) with that of cyclosporine alone (n = 50). All patients had evidence of sustained engraftment. A significant reduction in the cumulative incidence of grades II to IV acute graft versus host disease was observed in the patients who received both methotrexate and cyclosporine (33 percent), as compared with those who were given cyclosporine alone (54 percent) (P = 0.014). Seven patients who received cyclosporine alone acquired grade IV acute graft versus host disease, as compared with none who received both methotrexate and cyclosporine. Thirty-five of the 43 patients given both methotrexate and cyclosporine and 31 of the 50 patients given cyclosporine are alive as of this writing, at 4 months to 2 years (median, 15 months); the actuarial survival rates in the two groups at 1.5 years were 80 percent and 55 percent, respectively (P = 0.042). We conclude that the combination of methotrexate and cyclosporine is superior to cyclosporine alone in the prevention of acute graft versus host disease after marrow transplantation for leukemia, and that this therapy may have a beneficial effect on long-term survival.

Abstract Human marrow transplantation for the treatment of malignant and nonmalignant disorders is becoming an established modality of therapy. As in any aggressive therapeutic modality, the benefits must be balanced with the risks of the therapy. The aggressive chemoradiotherapy used to prepare patients for marrow transplantation creates a transient immunodeficiency disorder postgrafting until the transferred donor marrow reestablishes a competent immune system. Immune reconstitution posttransplant follows a general pattern developing from immature to mature immune functions. Immune reactivity during the first month postgrafting is extremely low. Cytotoxic and phagocytic functions recover by day 100, while more specialized and cooperative functions of T and B cells remain impaired up to one year or more postgrafting. After the first year postgrafting, the various components of the immune systems of most healthy marrow recipients begin to work synchronously, whereas the immune systems of recipients with chronic graft-v-host disease (GVHD) remain crippled. Recent evidence shows that transfer of specific immunity from marrow donors to marrow recipients plays a role in reestablishing immunocompetence. Transferred antigen-specific immunity may explain why more recipients do not die from overwhelming infections.

Three patients had leukocytosis of large granular lymphocytes and chronic neutropenia. Clonal chromosomal abnormalities (trisomy 8 and trisomy 14) and lymphocytic infiltration of splenic red pulp, hepatic sinusoids, and bone marrow indicated the neoplastic nature of the large granular lymphocytes. Demonstration of a T3 + , T8+y HNK-I + phenotype and low natural killer cell activity that was augmented by interferon treatment showed the leukemic cells to be immature natural killer cells. Multiple autoantibodies were present and included rheumatoid factor and antinuclear, antineutrophil, antiplatelet, and antierythrocyte antibodies, suggesting a defect of B-cell immunoregulation. In addition, in-vitro studies showed impaired suppression of immunoglobulin biosynthesis by abnormal cells from one patient. Antineutrophil antibodies and absence of direct cell-mediated inhibition of granulocyte-macrophage colony formation supported a humoral immune mechanism for the neutropenia. In these patients the syndrome of splenomegaly, multiple autoantibodies with neutropenia, and lymphocytosis of large granular lymphocytes is due to a neoplastic proliferation of immature natural killer cells.