第二節(jié) 器官移植免疫學(xué)
一、主要組織相容性抗原與次要組織相容性抗原
　　器官移植最大的障礙在于供受體之間的免疫排斥問題。目前的臨床移植基本上屬于同種異體，同種異體移植排斥反應(yīng)的本質(zhì)是免疫應(yīng)答反應(yīng)。受體的免疫系統(tǒng)針對供體器官，具有抗原特異性的免疫應(yīng)答，表現(xiàn)為區(qū)分“自己”與“非己”的排斥反應(yīng)，并具有記憶性；其主要由主要組織相容性抗原(major histocompatibility complex, MHC)引起，此類抗原在臨床中則為人類白細(xì)胞抗原（human leucocyte antigen, HLA）。HLA在隨機(jī)人群中的個體之間相同或相似的可能性極小。次要組織相容性抗原系統(tǒng)（major histocompatibility complex,mHC）也可以引發(fā)排斥反應(yīng)，如男性性染色體控制的H-Y抗原即為次要組織相容性抗原。
HLA系統(tǒng)是目前人類已知的最復(fù)雜的基因群。HLA復(fù)合體位于第六對染色體的短臂，其每個基因位點(diǎn)存在多種等位基因，導(dǎo)致HLA系統(tǒng)的高度多態(tài)性。根據(jù)HLA抗原結(jié)構(gòu)、功能、組織分布及其基因編碼的不同，可將其分為三類抗原。HLA-Ⅰ類抗原是指HLA-A、B、C等座位上的抗原。Ⅰ類抗原廣泛分布于機(jī)體各種組織有核細(xì)胞的表面。HLA-Ⅱ類抗原屬HLA-D區(qū)域基因編碼，包括HLA-DP、HLA-DR、HLA-DQ等，分布在各種淋巴細(xì)胞亞群及樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等抗原遞呈細(xì)胞表面，與免疫反應(yīng)關(guān)系密切。在受到淋巴因子誘導(dǎo)下，HLA-Ⅱ表達(dá)可上調(diào)。HLA-Ⅲ類抗原是一些補(bǔ)體蛋白和細(xì)胞因子，少量存在于細(xì)胞表面，而大部分存在于血漿中。
目前常用的HLA分型技術(shù)有血清學(xué)分型技術(shù)、細(xì)胞學(xué)分型技術(shù)和DNA分型技術(shù)。血清學(xué)分型技術(shù)主要適用于HLA-Ⅰ類抗原的檢測，優(yōu)點(diǎn)是快速簡便，但存在一定的誤差，細(xì)胞學(xué)分型技術(shù)如混合淋巴細(xì)胞培養(yǎng)，是骨髓移植的必要的配型手段。近年來DNA分型技術(shù)有了長足的發(fā)展，對HLA-Ⅱ類抗原的分型具較高的分辨率和特異性，操作簡便快捷，重復(fù)性好。
盡管目前多種新型免疫抑制方案的出現(xiàn)，組織配型對移植結(jié)果仍存在一定的影響。在腎移植、胰腺及小腸等臟器移植中，較為滿意的組織配型往往可以減少排斥反應(yīng)的發(fā)生，提高移植物的長期存活率，尤其對慢性排斥的影響較為顯著。但對于肝臟移植，大量實踐表明，HLA組織配型對中長期療效的影響并不明顯。
二、排斥反應(yīng)
T細(xì)胞在移植免疫排斥反應(yīng)中發(fā)揮了極為重要的作用。T細(xì)胞在胸腺內(nèi)發(fā)育成熟，經(jīng)過陽性與陰性選擇，分化為特異性識別異已抗原的免疫細(xì)胞。B細(xì)胞與巨噬細(xì)胞等，與T細(xì)胞一起，組成一個復(fù)雜的免疫反應(yīng)系統(tǒng)，通過細(xì)胞間的相互作用，導(dǎo)致了排斥反應(yīng)的發(fā)生。
T細(xì)胞是一種特異性的免疫細(xì)胞，其表達(dá)的T細(xì)胞受體（TCR），可以跟特異的抗原結(jié)合。T細(xì)胞與抗原遞呈細(xì)胞（antigen presenting cells, APC）相互作用，完成抗原識別過程，其可分為直接遞呈與間接遞呈。直接遞呈是指受體T細(xì)胞與移植器官的供體APC上的同種異體MHC分子直接作用，完成抗原識別過程，急性排斥反應(yīng)的抗原遞呈主要由該途徑介導(dǎo)。間接遞呈是指供體抗原進(jìn)入受體二級淋巴組織后，與受體APC相互作用完成抗原識別過程，該過程與普通免疫應(yīng)答過程相似。
TCR與APC表面提呈的結(jié)合有MHC分子的抗原決定簇相互作用后，其表面IL-2R表達(dá)上調(diào)，同時IL-2分泌增加，IL-2通過T細(xì)胞的自分泌與旁分泌作用，促進(jìn)激活的細(xì)胞進(jìn)入分裂增殖階段。IL-2與IL-2R之間形成激活的正反饋?zhàn)饔谩３�此之外，T細(xì)胞的激活過程尚需共刺激信號的協(xié)同作用，T細(xì)胞表面的CD28，CD40分子，必須與APC表面的B7－1（CD80）、B7－2（CD86）及CD154分子相互作用，才能使T細(xì)胞的激活過程得以完成，否則T細(xì)胞會進(jìn)入無反應(yīng)狀態(tài)。另外，T細(xì)胞在激活后也表達(dá)CTLA－4，CTLA－4與可以與APC表面的B7分子結(jié)合，但不產(chǎn)生信號傳導(dǎo)，因此可起到調(diào)節(jié)性的抑制作用。
抗原決定簇與TCR結(jié)合后，TCR產(chǎn)生相應(yīng)的構(gòu)象變化，其?鏈被磷酸化，通過與G蛋白藕聯(lián)，激活細(xì)胞內(nèi)的磷酯酶C，后者進(jìn)一步催化PIP2 (phosphatidilinosital 4,5 biphosphate)水解產(chǎn)生IP3 (inosital 1,4,5-triphosphate)與DAG (diacylglycerol)，導(dǎo)致胞內(nèi)Ca2+離子濃度變化，激活蛋白激酶C，最終導(dǎo)致一系列的早期激活基因的表達(dá)，如NFAT與c-fos基因等，使IL-2與IL-2R表達(dá)增加。
Th細(xì)胞激活后，通過分泌細(xì)胞因子，不但促進(jìn)自身進(jìn)一步分裂增殖，同時也可以激活CD8＋的細(xì)胞毒性T細(xì)胞、B細(xì)胞等。細(xì)胞毒性T細(xì)胞通過分泌穿孔素、顆粒酶等形成對移植器官靶細(xì)胞的損傷，誘導(dǎo)靶細(xì)胞的凋亡。B細(xì)胞主要通過轉(zhuǎn)化為漿細(xì)胞，分泌合成抗體，經(jīng)過體液免疫，或抗體介導(dǎo)的細(xì)胞免疫反應(yīng)對移植物起到破壞作用。其它非經(jīng)典排斥途徑中的免疫細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、嗜酸性細(xì)胞，也分別通過吞噬作用及分泌相應(yīng)的細(xì)胞因子和趨化因子，在排斥的效應(yīng)階段起到一定的作用（圖19-1）。
排斥反應(yīng)按組織形態(tài)學(xué)變化及發(fā)病機(jī)制的不同，可分為超急性排斥(hyperacute rejection)，急性排斥(acute rejection)和慢性排斥(chronic rejection)。（1）超急性排斥反應(yīng) 是受體對移植物的一種迅速而劇烈的反應(yīng)，一般于移植后數(shù)分鐘至24小時內(nèi)出現(xiàn)。是一種抗體介導(dǎo)為主的排斥反應(yīng)。循環(huán)抗體與移植物細(xì)胞表面HLA抗原結(jié)合并激活補(bǔ)體系統(tǒng)，從而引起局部嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)與內(nèi)皮細(xì)胞損害、血栓形成，迅速導(dǎo)致移植物損傷失活。（2）急性排斥反應(yīng) 較常見，可在移植后數(shù)日內(nèi)發(fā)生。由于免疫抑制劑的使用，也可在數(shù)月或數(shù)年后突然發(fā)生。此種排斥反應(yīng)常以細(xì)胞免疫為主，發(fā)生在移植后數(shù)月。病理特征為大量單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞浸潤伴移植物組織損傷，但也可以是以體液免疫為主的反應(yīng)，又稱血管排斥反應(yīng)。其免疫過程主要為抗體介導(dǎo)的排斥反應(yīng)，以急性血管病變?yōu)槠渫怀鎏卣鳎�免疫球蛋白、補(bǔ)體及纖維蛋白沉積，血管壁內(nèi)常伴有淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞浸潤。（3）慢性排斥反應(yīng)是指移植后數(shù)月或數(shù)年后，移植器官功能逐漸喪失，以移植物血管內(nèi)膜增生，移植物纖維化為病理特征。目前認(rèn)為，慢性排斥反應(yīng)除免疫學(xué)因素以外，與缺血再灌注損傷、病毒感染等非免疫學(xué)因素也明顯相關(guān)，急性排斥所造成的組織損傷亦可成為晚期移植物功能喪失的病理學(xué)基礎(chǔ)。目前的免疫抑制治療尚無法有效控制慢性排斥反應(yīng)，再次移植是唯一的治療手段。
除宿主抗移植物的排斥反應(yīng)之外，還存在移植物抗宿主病（graft versus host 　disease,GVHD）的情況， 常見于廣泛免疫抑制受體接受骨髓移植后發(fā)生。移植骨髓中的干細(xì)胞分化成T細(xì)胞或B細(xì)胞，或骨髓攜帶的淋巴細(xì)胞，與受體HLA相接觸時可誘發(fā)移植物對受體組織的排斥反應(yīng)。另外也常見于有大量淋巴組織的實質(zhì)性器官移植，如小腸移植。
三、免疫抑制藥物
免疫抑制藥物的應(yīng)用是器官移植成功的關(guān)鍵措施之一。目前器官移植常用的免疫抑制劑主要分為三大類：①清除機(jī)體淋巴細(xì)胞的藥物，如抗淋巴細(xì)胞球蛋白(ALG)等；②通過抑制淋巴細(xì)胞激活，阻斷排斥反應(yīng)過程，如環(huán)孢菌素A（CSA）、他克莫斯（FK506）等。雷帕霉素是新近出現(xiàn)的免疫抑制藥物，通過阻斷淋巴細(xì)胞細(xì)胞因子受體信號傳導(dǎo)，抑制細(xì)胞分裂，達(dá)到免疫抑制效果；③抗細(xì)胞代謝藥物，主要有嘌呤和嘧啶的類似物，如霉酚酸酯（MMF）、硫唑嘌呤（AZA）等，可以抑制淋巴細(xì)胞分裂擴(kuò)增。糖皮質(zhì)激素也是常用的免疫抑制劑之一，對單核-巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、T、B細(xì)胞均有較強(qiáng)的抑制作用，但因其存在一系列副作用，目前已出現(xiàn)減少用量或停用激素的免疫抑制方案。免疫抑制劑FTY720，通過促進(jìn)外周淋巴細(xì)胞歸巢，減少循環(huán)中的淋巴細(xì)胞數(shù)量，以達(dá)到免疫抑制效果。一些中藥具有不同程度的免疫抑制作用，如雷公藤多甙是效果較為肯定的免疫抑制劑之一。另外，IL-2R抗體（Daclizumab和Basiliximab）也開始進(jìn)入臨床使用。
任何一種免疫抑制劑的作用都是無選擇性的，不可避免地造成受體免疫系統(tǒng)廣泛的抑制，在減少移植器官排斥反應(yīng)的同時，會導(dǎo)致一系列的并發(fā)癥，其中最主要的感染。致病原包括細(xì)菌、病毒、原蟲等。巨細(xì)胞病毒（CMV）、Epstein-Barr病毒（EBV）的感染，在器官移植受體中較常見。移植后6～12周，及大劑量免疫抑制劑沖擊治療后，是感染發(fā)生的高峰期。長期使用免疫抑制劑也導(dǎo)致腫瘤發(fā)生率增加，尤其是病毒相關(guān)的腫瘤，如淋巴組織增殖綜合癥轉(zhuǎn)變而成的惡性淋巴瘤。其它毒副作用包括骨髓抑制，肝、腎毒性、心血管與代謝性并發(fā)癥等。
四、移植免疫耐受
移植耐受是指受體免疫系統(tǒng)在不使用或短暫使用免疫抑制藥物的前提下，對供體器官不產(chǎn)生排斥反應(yīng)，但保持對其它抗原的免疫應(yīng)答反應(yīng)，從而使供體器官獲得長期存活。移植耐受是一種供體抗原特異性的免疫耐受作用。器官移植的免疫耐受可分為中樞性耐受與外周性耐受。前者是通過在中樞器官如胸腺內(nèi)的克隆消除，清除機(jī)體異體反應(yīng)性淋巴細(xì)胞，以獲得對供體抗原的免疫耐受。如供受體間的混合嵌合狀態(tài)（供體嵌合細(xì)胞＞1%）形成，可有效誘導(dǎo)移植物的免疫耐受。當(dāng)免疫耐受過程主要發(fā)生在外周免疫器官，如脾臟與淋巴結(jié)，或移植物本身，稱作外周耐受。
微嵌合狀態(tài)（供體嵌合＜1%）與移植耐受：應(yīng)用供者骨髓或淋巴細(xì)胞輸注，可誘導(dǎo)同種移植耐受且與微嵌合狀態(tài)有關(guān)。長期存活的移植患者已對供體的組織抗原產(chǎn)生了免疫耐受，表現(xiàn)為供、受體白細(xì)胞共存的微嵌合狀態(tài)。
一些器官在移植后免疫排斥反應(yīng)發(fā)生率低、程度輕，稱作免疫特惠器官，如肝臟、睪丸、角膜等。肝臟與其它器官聯(lián)合移植時，肝臟往往對共同移植的器官有保護(hù)作用。其機(jī)制可能跟肝臟對供體抗原特異性性T細(xì)胞有激活后消除作用有關(guān)。
免疫耐受誘導(dǎo)方法還包括：（1）胸腺注射供體抗原：通過胸腺內(nèi)注射供體特異性的抗原或抗原基因，目的是通過胸腺在T細(xì)胞發(fā)育過程中消除供體反應(yīng)性的T細(xì)胞，以獲得移植耐受。（2）共刺激通道阻斷：因為共刺激信號是T細(xì)胞激活的必須條件，通過單克隆抗體等在T細(xì)胞與APC作用過程中阻斷CD28-B7或CD40-CD154通道，可誘導(dǎo)T細(xì)胞的無反應(yīng)狀態(tài)。如采用CTLA4Ig這一可溶性重組融合蛋白對CD28－B7已經(jīng)進(jìn)入臨床實驗階段。（3）阻斷抗原識別過程中的其它信號：通過抗CD3、CD4抗體阻斷抗原識別過程，也可以誘導(dǎo)免疫耐受。尤其是抗CD4抗體，可能誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，而形成外周耐受。（4）阻斷T細(xì)胞遷移：通過對趨化因子及其受體的阻斷，使T細(xì)胞向移植物或向二級淋巴細(xì)胞的遷移受阻，是近年來免疫耐受誘導(dǎo)方案中出現(xiàn)的新思路。（5）其它如口服耐受、人工合成多肽、阻斷粘附分子等手段也在動物實驗中產(chǎn)生了一定的效果，為臨床移植耐受的實現(xiàn)提供了科學(xué)依據(jù)。