医学免疫学-021移植免疫

医学免疫学-021移植免疫，汇总了同种异体器官移植排斥反应的机制、移植排斥的效应机制、移植排斥反应的类型、移植排斥反应的防治原则、器官移植相关的免疫学问题的知识，一起来学习吧。

021移植免疫

• 概述
  • （1）移植指应用异体（或自体）正常细胞、组织、器官置换病变的或功能缺损的细胞、组织、器官，以维持和重建机体生理功能。
  • （2）自体移植指移植物取自受者自身，不发生排斥反应。
  • （3）同系移植指遗传基因完全相同或基本近似个体间的移植，如单卵双生子间的移植，或近交系动物间的移植，一般不发生排斥反应。
  • （4）同种（异体）移植指同种内遗传基因不同的个体间移植，临床移植多属此类型，一般均发生排斥反应。同种异体皮肤移植排斥反应的本质，是受者免疫系统对供者移植物产生的一种特异性免疫应答，其具有特异性和记忆性。
  • （5）异种移植指不同种属个体间的移植，由于异种动物间遗传背景差异甚大，移植后可能发生严重的排斥反应。
  • （6）移植排斥反应的抗原称为移植抗原或组织相容性抗原。
• 第一节 同种异体器官移植排斥反应的机制
  • 一、同种移植排斥反应的抗原
    • 1．MHC抗原
      • （1）能引起强烈排斥反应的移植抗原称为主要组织相容性抗原，在人类最重要者为HLA抗原。
      • （2）本质上，供、受者间HLA型别差异是发生急性移植排斥反应的主要原因。
    • 2．次要组织相容性抗原（mH抗原）
      • （1）表达于机体组织细胞表面，包括：
        • ①性别相关的mH抗原，即雄性动物所具有的Y染色体基因编码产物，其主要表达于精子、表皮细胞及脑细胞表面；
        • ②常染色体编码的mH抗原，在人类包括HA-1～HA-5等，某些表达于机体所有组织细胞，某些仅表达于造血细胞和白血病细胞。
      • （2）HLA完全相同的供、受者间进行移植所发生的排斥反应（尤其是GVHR），主要由mH抗原所致。
    • 3．人类ABO血型抗原
      • （1）主要分布于红细胞表面，也表达于肝、肾等组织细胞和血管内皮细胞表面。
      • （2）ABO血型不合导致超急性排斥反应。
    • 4．组织特异性抗原
      • 指特异性表达于某一器官、组织或细胞表面的抗原，如血管内皮细胞抗原和皮肤抗原等。
  • 二、T细胞识别同种抗原的机制
    • （一）直接识别
      • （1）受者的同种反应性T细胞直接识别供者APC表面抗原肽-同种异体MHC分子复合物（pM-HC），并产生免疫应答。
      • （2）过程是：移植物中残留有白细胞即过客白细胞，主要是成熟的DC和巨噬细胞等APC；移植物血管与受者血管接通后，受者T细胞进入移植物中，移植物内的过客白细胞（APC）也可进入受者血液循环或局部引流淋巴组织；由此，供者APC可与受者T细胞接触，并将抗原肽-同种异型MHC分子复合物直接提呈给后者，引发移植排斥反应。
      • （3）在直接识别过程中，受者同种反应性T细胞的TCR所识别的pMHC，主要是供者APC表面的外来抗原肽-供者MHC分子或供者自身肽-供者MHC分子。
      • （4）直接识别机制在急性移植排斥反应的早期起重要作用。
      • （5）TCR识别的是抗原肽和MHC分子的复合结构（pMHC），三者（TCR-pMHC）的结合界面由TCR互补决定区（CDR）、MHC分子抗原肽结合槽的α螺旋及抗原肽组成。
      • （6）已发现，任一T细胞克隆具有交叉识别不同pMHC的潜能。机制为：
        • ①TCR识别具有简并性，可识别结构相似或相同的pMHC（前提是某些抗原肽-供者MHC分子复合物可模拟抗原肽-受者MHC分子复合物的空间构象）；
        • ②TCR的CDR具有包容性，可通过构象改变而识别不同pMHC。
    • （二）间接识别
      • （1）指供者移植物的脱落细胞经受者APC摄取、加工，以供者来源的同种异体抗原（主要是MHC抗原）的抗原肽-受者MHC分子复合物的形式提呈给受者T细胞，使其识别并活化。
      • （2）间接识别在急性排斥反应中晚期和慢性排斥反应中起重要作用。
• 第二节 移植排斥的效应机制
  • （一）针对移植物的细胞免疫效应
    • （1）Th1细胞通过分泌IL-2、IFN和TNF等炎性细胞因子，聚集单核／巨噬细胞等炎性细胞，导致迟发型超敏反应性炎症损伤。
    • （2）同种抗原特异性CTL可直接杀伤移植物血管内皮细胞和实质细胞。
    • （3）Th17细胞可释放IL-17，继而招募中性粒细胞，促进局部组织产生炎症因子、趋化因子（IL-6、IL-8、MCP-1等）并表达基质金属蛋白酶，介导炎性细胞浸润和组织破坏。
  • （二）针对移植物的体液免疫应答效应
    • 抗体是参与超急性排斥反应的主要效应分子，也在急性移植排斥反应中发挥一定作用。
  • （三）参与移植排斥反应的固有免疫应答效应
    • （1）外科手术可致机械损伤。
    • （2）移植物被摘取并植入受者体内的过程中经历缺血和缺氧，可致组织损伤。
    • （3）移植物植入并恢复血液循环可出现缺血-再灌注，通过产生大量氧自由基而损伤组织细胞。
    • 综合效应是诱导细胞应激并释放损伤相关的分子模式（DAMP），继发炎性“瀑布式”反应，进一步导致炎症、损伤和死亡。
• 第三节 移植排斥反应的类型
  • 一、宿主抗移植物反应（HVGR）
    • （一）超急性排斥反应
      • （1）指移植器官与受者血管接通后数分钟至24小时内发生的排斥反应。
      • （2）见于反复输血、多次妊娠、长期血液透析或再次移植的个体。
      • （3）是由于受者体内预先存在抗供者组织抗原的抗体（多为IgM类），包括抗供者ABO血型抗原、血小板抗原、HLA抗原及血管内皮细胞抗原的抗体。
      • （4）天然抗体可与移植物的组织抗原结合，通过激活补体而直接破坏靶细胞，同时补体激活所产生的活性片段也可引起血管通透性增高和中性粒细胞浸润，导致毛细血管和小血管内皮细胞损伤、纤维蛋白沉积和大量血小板聚集，并形成血栓，从而使移植器官发生不可逆性缺血、变性和坏死。
      • （5）免疫抑制药物对治疗此类排斥反应效果不佳。
    • （二）急性排斥反应
      • （1）是同种异基因器官移植中最常见排斥反应。
      • （2）一般在移植术后数天至2周左右出现，80％～90％发生于术后1个月内。
      • （3）病理可见移植物组织出现大量巨噬细胞和淋巴细胞浸润。
      • （4）肾移植受者临床表现为移植区胀痛、肾功能下降（少尿或无尿、血清尿素氮升高）、外周血补体水平下降、血小板减少。
      • （5）及早给予适当免疫抑制剂治疗，此型排斥反应大多可获缓解。
      • （6）细胞免疫应答在急性排斥反应中发挥主要作用。
    • （三）慢性排斥反应
      • （1）发生于移植后数周、数月，甚至数年。
      • （2）病理改变类似于慢性肾炎，肾脏正常器官组织结构逐渐消失，肾功能进行性减退，甚至完全丧失。
      • （3）血管慢性排斥（CRR）是主要形式，表现为血管内皮细胞损伤，机制为：
        • ①CD4+T细胞通过间接途径识别内皮细胞表面HLA抗原而被活化，并持续较长时间，其中Th1细胞可介导慢性迟发型超敏反应性炎症，Th2细胞可辅助B细胞产生抗体；
        • ②急性排斥反应反复发作，引起移植物血管内皮细胞持续性轻微损伤，并不断分泌多种生长因子，导致血管平滑肌细胞增生、动脉硬化、血管壁炎性细胞浸润等病理改变。
      • （4）非免疫学机制：慢性排斥与组织器官退行性变有关，其诱发因素为供者年龄（过大或过小）、某些并发症（高血压、高脂血症、糖尿病、巨细胞病毒感染等）、移植物缺血时间过长、肾单位减少、肾血流动力学改变、免疫抑制剂的毒性作用等。
      • （5）慢性排斥反应对免疫抑制疗法不敏感，从而成为影响移植物长期存活的主要原因。
  • 二、移植物抗宿主反应（GVHR）
    • （1）与下列因素有关：
      • ①受者与供者间HLA型别不符；
      • ②移植物中含有足够数量免疫细胞，尤其是成熟的T细胞；
      • ③移植受者处于免疫失能或免疫功能极度低下的状态（被抑制或免疫缺陷）。
    • （2）常见于骨髓（造血干细胞）移植后。
    • （3）胸腺、脾脏移植以及新生儿接受大量输血时也可能发生。
    • （4）严重程度和发生率主要取决于供、受者间HLA型别配合程度，也与次要组织相容性抗原显著相关。
    • （5）细胞因子网络失衡可能是造成GVHR组织损伤的重要机制：供者CD4+T细胞识别宿主组织抗原，发生活化、增殖、分化，产生IL-2、IFN、TNF等细胞因子，导致供者T细胞进一步激活，形成正反馈环路。过量细胞因子本身具有细胞毒作用，并可激活CD8＊CTL、巨噬细胞、NK细胞等，直接或间接杀伤宿主靶细胞。
• 第四节 移植排斥反应的防治原则
  • （一）供者的选择
    • （1）红细胞血型检查：供者ABO、Rh血型抗原必须与受者相同，或至少符合输血原则。
    • （2）检测受者血清中预存的细胞毒性HLA抗体：取供者淋巴细胞和受者血清进行交叉细胞毒试验，以防止超急性排斥反应发生。
    • （3）HLA分型：HLA型别匹配程度是决定供、受者间组织相容性的关键因素。
    • （4）HLA-DR对移植排斥最为重要，其次为HLA-B和HLA-A。
    • （5）骨髓移植物中含大量免疫细胞，若HLA不相配，所致GVHR特别强烈，且不易被免疫抑制剂所控制，故对HLA配型的要求也特别高。
    • （6）交叉配型：目前的HLA分型技术尚难以检出某些同种抗原的差异，故有必要进行交叉配型，这在骨髓移植中尤为重要。将供者和受者淋巴细胞互为反应细胞，即做两组单向混合淋巴细胞培养，两组中任何一组反应过强，均提示供者选择不当。
  • （二）移植物和受者的预处理
    • 1．移植物预处理
      • 尽可能清除移植物中过路白细胞有助于减轻或防止移植物抗宿主疾病（GVHD）发生。同种骨髓移植中，可预先清除骨髓移植物中的T细胞。
    • 2．受者预处理
      • 术前给受者输注供者特异性血小板；借助血浆置换术去除受者体内天然抗A或抗B凝集素；受者脾切除；免疫抑制疗法等。
  • （三）免疫抑制疗法
    • 1．免疫抑制药物的应用
      • （1）化学类免疫抑制药：包括糖皮质激素、大环内酯类药物（如环孢素、FK-506、西罗莫司）、环磷酰胺、FTY-720等。环孢素（CSA）是临床上最广泛应用的免疫抑制剂：直接或间接抑制Th细胞产生淋巴因子（尤其是IL-2），并抑制活化的T细胞表达IL-2受体。
      • （2）生物制剂：主要是抗免疫细胞膜抗原的抗体，如抗淋巴细胞球蛋白（ALG），抗胸腺细胞球蛋白（ATG），抗CD3、CD4、CD8等的单抗，抗IL-2Ra链（CD25）单抗等。
      • （3）中草药类免疫抑制剂：如雷公藤、冬虫夏草等具有明显免疫调节或免疫抑制作用。
    • 2．清除预存抗体
      • 血浆置换，可除去受者血液内预存的特异性抗体，以防止发生超急性排斥反应。
    • 3．其他免疫抑制方法
      • 受者脾切除、放射照射移植物或受者淋巴结、血浆置换和淋巴细胞置换等技术防治排斥反应，均取得一定疗效。
      • 在骨髓移植中，为使受者完全丧失对骨髓移植物的免疫应答能力，术前常使用大剂量放射线照射或化学药物摧毁患者自身的造血组织。
  • （四）移植后的免疫监测
    • 移植后的免疫监测包括：
      • ①淋巴细胞亚群百分比和功能测定；
      • ②免疫分子水平测定，如血清中细胞因子、抗体、补体、可溶性HLA分子水平，细胞表面黏附分子、细胞因子受体表达水平等。
    • 上述检测指标均为非特异性，受者体内移植物的生理功能是判断排斥反应发生及强度的关键指标。
• 第五节 器官移植相关的免疫学问题
  • （一）诱导同种移植耐受
    • 1．诱导同种异基因嵌合体
      • （1）建立同种异基因造血干细胞嵌合体：通过大剂量全身放射线照射以破坏宿主造血系统和免疫系统，然后进行同种异体骨髓移植，可建立同种异基因造血干细胞嵌合体。
      • （2）建立混合嵌合体：通过持续应用免疫抑制剂，并多次给宿主输注供者骨髓细胞，可建立混合嵌合体。功能低下的宿主免疫系统不能完全“消灭”移植物细胞，移植物中少量T细胞也不能引起GVHR，最终形成供、受者免疫细胞共存的混合嵌合状态。
    • 2．应用供者抗原主动诱导移植耐受 TCR 识别并结合自身抗原肽-MHC分子复合物，诱导自身反应性T细胞凋亡，从而形成自身耐受。通过向胸腺内注射供者抗原或进行同种胸腺移植，可使针对供者同种异体抗原的特异性T细胞在成熟过程中被清除。
    • 3．阻断共刺激通路诱导同种反应性 T细胞失能相关策略为，
      • ①应用CTLA-4／Ig（为CTLA-4分子胞外区和抗体Fc段构成的融合蛋白），通过与CD80／CD86竞争性结合CD28，可阻断CD28-CD80／CD86 共刺激信号通路；
      • ②应用抗CD40L单抗，阻断CD40L-CD40共刺激信号通路。
    • 4．诱生和过继“耐受性DC”
    • 5．过继输注Treg 同种抗原特异性CD4+CD25＋Treg可抑制T细胞介导的同种移植排斥反应。
      • 其机制为：
        • ①Treg抑制同种反应性CD8＋T细胞的胞毒作用；
        • ②Treg直接或间接下调DC表达共刺激分子和黏附分子，抑制同种反应性T细胞激活、增殖，并诱导其失能或凋亡。
    • 6．封闭同种反应性TCR
      • 人工合成供者MHC分子的模拟肽，或分离供者的可溶性MHC分子，给予受者后可封闭其同种反应性T细胞的TCR。
    • 7．阻断效应细胞向移植物局部浸润
      • 通过阻断免疫细胞浸润和归巢，可明显延长移植物存活时间。
  • （二）排斥反应的特殊情况
    • 机体某些解剖部位易于接受同种乃至异种组织器官移植，而不发生或仅发生轻微排斥反应。
    • 这些部位称为免疫豁免部位，包括角膜、眼前房、软骨、脑、胎盘滋养层、某些内分泌腺等。
    • 形成机制可能为：
      • ①该部位（如角膜）缺少输入血管和淋巴管，故血液循环中的淋巴细胞难以到达豁免局部，亦不能接触移植物抗原，故不易发生免疫排斥反应；
      • ②体内存在特殊的屏障，如血脑屏障能阻止抗体和免疫细胞进入脑组织与之接触，故脑内组织移植易于成功；
      • ③某些组织（如软骨组织）的免疫原性较弱，移植后不易发生排斥反应；
      • ③某些免疫豁免部位组织细胞高表达FasL，同种移植后即使受者免疫细胞（指T细胞）突破解剖屏障而进入豁免部位，使同种反应性T细胞被激活，但由于激活的T细胞高表达Fas，可能通过Fas／FasL途径而发生凋亡，导致对移植物的免疫耐受。
  • （三）造血干细胞移植（HSCT）
    • 造血干细胞（HSC）主要来源于骨髓、外周血和脐带血，具有自我更新能力和分化为不同谱系血细胞的潜能。
    • 理论上，HSCT可同时导致HVGR和GVHR，但由于受者多伴严重免疫缺陷，故主要表现为GVHR。
    • GVHD一旦发生，一般难以逆转，不仅导致移植失败，还可威胁受者生命。
    • HLA的遗传特点决定了筛选造血干细胞供者的策略：
      • ①HLA具有高度多态性，故在无关个体中筛选出合适供者十分困难；
      • ②HLA基因为单体型遗传，故在同胞兄弟姐妹中筛选出HLA全相合供者的概率最高。
• 医学免疫学 021 移植免疫