Bone marrow stem cells develop into hematopoietic and mesenchymal lineages but have not been known to participate in production of hepatocytes, biliary cells, or oval cells during liver regeneration. Cross-sex or cross-strain bone marrow and whole liver transplantation were used to trace the origin of the repopulating liver cells. Transplanted rats were treated with 2-acetylaminofluorene, to block hepatocyte proliferation, and then hepatic injury, to induce oval cell proliferation. Markers for Y chromosome, dipeptidyl peptidase IV enzyme, and L21-6 antigen were used to identify liver cells of bone marrow origin. From these cells, a proportion of the regenerated hepatic cells were shown to be donor-derived. Thus, a stem cell associated with the bone marrow has epithelial cell lineage capability.

We have previously reported data from clinical and laboratory animal observations which suggest that organ tolerance after transplantation depends on a state of balanced lymphodendritic cell chimerism between the host and donor graft. We have sought further evidence to support this hypothesis by investigating HLA-mismatched liver allograft recipients. 9 of 9 female recipients of livers from male donors had chimerism in their allografts and extrahepatic tissues, according to in-situ hybridisation and molecular techniques 10 to 19 years post-transplantation. In 8 women with good graft function, evidence of the Y chromosome was found in the blood (6/8), skin (8/8), and lymph nodes (7/8). A ninth patient whose transplant failed after 12 years from recurrent chronic viral hepatitis had chimerism in her lymph nodes, skin, jejunum, and aorta at the time of retransplantation. Although cell migration is thought to take place after all types of transplantation, the large population of migratory cells in, and the extent of their seeding from, hepatic grafts may explain the privileged tolerogenicity of the liver compared with other organs.

In Brief Objective: To assess the evolution of visceral transplantation in the milieu of surgical technical modifications, new immunosuppressive protocols, and other management strategies. Summary Background Data: With the clinical feasibility of intestinal and multivisceral transplantation in 1990, multifaceted innovative tactics were required to improve outcome and increase procedural practicality. Methods: Divided into 3 eras, 453 patients received 500 visceral transplants. The primary used immunosuppression was tacrolimus-steroid-only during Era I (5/90–5/94), adjunct induction with multiple drug therapy during Era II (1/95–6/01), and recipient pretreatment with tacrolimus monotherapy during Era III (7/01–11/08). During Era II/III, donor bone marrow was given (n = 79), intestine was ex vivo irradiated (n = 44), and Epstein-Barr-Virus (EBV)/cytomegalovirus (CMV) loads were monitored. Results: Actuarial patient survival was 85% at 1-year, 61% at 5-years, 42% at 10-years, and 35% at 15-years with respective graft survival of 80%, 50%, 33%, and 29%. With a 10% retransplantation rate, second/third graft survival was 69% at 1-year and 47% at 5-years. The best outcome was with intestine-liver allografts. Era III rabbit antithymocyte globulin or alemtuzumab pretreatment-based strategy was associated with significant (P < 0.0001) improvement in outcome with 1- and 5-year patient survival of 92% and 70%. Conclusion: Survival has greatly improved over time as management strategies evolved. The current results clearly justify elevating the procedure level to that of other abdominal organs with the privilege to permanently reside in a respected place in the surgical armamentarium. Meanwhile, innovative tactics are still required to conquer long-term hazards of chronic rejection of liver-free allografts and infection of multivisceral recipients. Five hundred visceral allografts were transplanted in 453 patients. Survival outcome has significantly improved over time with the introduction of innovative management strategies including novel immunosuppressive modalities. Meanwhile, new tactics are required to overcome the long-term hazards of chronic rejection of the liver-free allografts and infection of the multivisceral recipients.

Carbon monoxide (CO), a byproduct of heme catabolism by heme oxygenase (HO), confers potent antiinflammatory effects. Here we demonstrate that CO derived from HO-1 inhibited Toll-like receptor (TLR) 2, 4, 5, and 9 signaling, but not TLR3-dependent signaling, in macrophages. Ligand-mediated receptor trafficking to lipid rafts represents an early event in signal initiation of immune cells. Trafficking of TLR4 to lipid rafts in response to LPS was reactive oxygen species (ROS) dependent because it was inhibited by diphenylene iodonium, an inhibitor of NADPH oxidase, and in gp91phox-deficient macrophages. CO selectively inhibited ligand-induced recruitment of TLR4 to lipid rafts, which was also associated with the inhibition of ligand-induced ROS production in macrophages. TLR3 did not translocate to lipid rafts by polyinosine-polycytidylic acid (poly(I:C)). CO had no effect on poly(I:C)-induced ROS production and TLR3 signaling. The inhibitory effect of CO on TLR-induced cytokine production was abolished in gp91phox-deficient macrophages, also indicating a role for NADPH oxidase. CO attenuated LPS-induced NADPH oxidase activity in vitro, potentially by binding to gp91phox. Thus, CO negatively controlled TLR signaling pathways by inhibiting translocation of TLR to lipid rafts through suppression of NADPH oxidase–dependent ROS generation.

We transplanted kidneys from α1,3-galactosyltransferase knockout (GalT-KO) pigs into six baboons using two different immunosuppressive regimens, but most of the baboons died from severe acute humoral xenograft rejection. Circulating induced antibodies to non-Gal antigens were markedly elevated at rejection, which mediated strong complement-dependent cytotoxicity against GalT-KO porcine target cells. These data suggest that antibodies to non-Gal antigens will present an additional barrier to transplantation of organs from GalT-KO pigs to humans.

Xenotransplantation of porcine islets into diabetic non-human primates is characterized by (i) an initial massive graft loss possibly due to the instant blood-mediated inflammatory reaction and (ii) the requirement of intensive, clinically unfriendly immunosuppressive therapy. We investigated whether the transgenic expression of a human complement-regulatory protein (hCD46) on porcine islets would improve the outcome of islet xenotransplantation in streptozotocin-induced diabetic Cynomolgus monkeys. Immunosuppression consisted of thymoglobulin, anti-CD154 mAb for costimulation blockade, and mycophenolate mofetil. Following the transplantation of islets from wild-type pigs (n = 2) or from 1,3-galactosyltransferase gene-knockout pigs (n = 2), islets survived for a maximum of only 46 days, as evidenced by return to hyperglycemia and the need for exogenous insulin therapy. The transplantation of islets from hCD46 pigs resulted in graft survival and insulin-independent normoglycemia in four of five monkeys for the 3 months follow-up of the experiment. One normalized recipient, selected at random, was followed for >12 months. Inhibition of complement activation by the expression of hCD46 on the pig islets did not substantially reduce the initial loss of islet mass, rather was effective in limiting antibody-mediated rejection. This resulted in a reduced need for immunosuppression to preserve a sufficient islet mass to maintain normoglycemia long-term.