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第二节 器官移植免疫学
一、主要组织相容性抗原与次要组织相容性抗原
　　器官移植最大的障碍在于供受体之间的免疫排斥问题。目前的临床移植基本上属于同种异体，同种异体移植排斥反应的本质是免疫应答反应。受体的免疫系统针对供体器官，具有抗原特异性的免疫应答，表现为区分“自己”与“非己”的排斥反应，并具有记忆性；其主要由主要组织相容性抗原(major histocompatibility complex, MHC)引起，此类抗原在临床中则为人类白细胞抗原（human leucocyte antigen, HLA）。HLA在随机人群中的个体之间相同或相似的可能性极小。次要组织相容性抗原系统（major histocompatibility complex,mHC）也可以引发排斥反应，如男性性染色体控制的H-Y抗原即为次要组织相容性抗原。
HLA系统是目前人类已知的最复杂的基因群。HLA复合体位于第六对染色体的短臂，其每个基因位点存在多种等位基因，导致HLA系统的高度多态性。根据HLA抗原结构、功能、组织分布及其基因编码的不同，可将其分为三类抗原。HLA-Ⅰ类抗原是指HLA-A、B、C等座位上的抗原。Ⅰ类抗原广泛分布于机体各种组织有核细胞的表面。HLA-Ⅱ类抗原属HLA-D区域基因编码，包括HLA-DP、HLA-DR、HLA-DQ等，分布在各种淋巴细胞亚群及树突状细胞、巨噬细胞等抗原递呈细胞表面，与免疫反应关系密切。在受到淋巴因子诱导下，HLA-Ⅱ表达可上调。HLA-Ⅲ类抗原是一些补体蛋白和细胞因子，少量存在于细胞表面，而大部分存在于血浆中。
目前常用的HLA分型技术有血清学分型技术、细胞学分型技术和DNA分型技术。血清学分型技术主要适用于HLA-Ⅰ类抗原的检测，优点是快速简便，但存在一定的误差，细胞学分型技术如混合淋巴细胞培养，是骨髓移植的必要的配型手段。近年来DNA分型技术有了长足的发展，对HLA-Ⅱ类抗原的分型具较高的分辨率和特异性，操作简便快捷，重复性好。
尽管目前多种新型免疫抑制方案的出现，组织配型对移植结果仍存在一定的影响。在肾移植、胰腺及小肠等脏器移植中，较为满意的组织配型往往可以减少排斥反应的发生，提高移植物的长期存活率，尤其对慢性排斥的影响较为显著。但对于肝脏移植，大量实践表明，HLA组织配型对中长期疗效的影响并不明显。
二、排斥反应
T细胞在移植免疫排斥反应中发挥了极为重要的作用。T细胞在胸腺内发育成熟，经过阳性与阴性选择，分化为特异性识别异已抗原的免疫细胞。B细胞与巨噬细胞等，与T细胞一起，组成一个复杂的免疫反应系统，通过细胞间的相互作用，导致了排斥反应的发生。
T细胞是一种特异性的免疫细胞，其表达的T细胞受体（TCR），可以跟特异的抗原结合。T细胞与抗原递呈细胞（antigen presenting cells, APC）相互作用，完成抗原识别过程，其可分为直接递呈与间接递呈。直接递呈是指受体T细胞与移植器官的供体APC上的同种异体MHC分子直接作用，完成抗原识别过程，急性排斥反应的抗原递呈主要由该途径介导。间接递呈是指供体抗原进入受体二级淋巴组织后，与受体APC相互作用完成抗原识别过程，该过程与普通免疫应答过程相似。
TCR与APC表面提呈的结合有MHC分子的抗原决定簇相互作用后，其表面IL-2R表达上调，同时IL-2分泌增加，IL-2通过T细胞的自分泌与旁分泌作用，促进激活的细胞进入分裂增殖阶段。IL-2与IL-2R之间形成激活的正反馈作用。除此之外，T细胞的激活过程尚需共刺激信号的协同作用，T细胞表面的CD28，CD40分子，必须与APC表面的B7－1（CD80）、B7－2（CD86）及CD154分子相互作用，才能使T细胞的激活过程得以完成，否则T细胞会进入无反应状态。另外，T细胞在激活后也表达CTLA－4，CTLA－4与可以与APC表面的B7分子结合，但不产生信号传导，因此可起到调节性的抑制作用。
抗原决定簇与TCR结合后，TCR产生相应的构象变化，其?链被磷酸化，通过与G蛋白藕联，激活细胞内的磷酯酶C，后者进一步催化PIP2 (phosphatidilinosital 4,5 biphosphate)水解产生IP3 (inosital 1,4,5-triphosphate)与DAG (diacylglycerol)，导致胞内Ca2+离子浓度变化，激活蛋白激酶C，最终导致一系列的早期激活基因的表达，如NFAT与c-fos基因等，使IL-2与IL-2R表达增加。
Th细胞激活后，通过分泌细胞因子，不但促进自身进一步分裂增殖，同时也可以激活CD8＋的细胞毒性T细胞、B细胞等。细胞毒性T细胞通过分泌穿孔素、颗粒酶等形成对移植器官靶细胞的损伤，诱导靶细胞的凋亡。B细胞主要通过转化为浆细胞，分泌合成抗体，经过体液免疫，或抗体介导的细胞免疫反应对移植物起到破坏作用。其它非经典排斥途径中的免疫细胞，如巨噬细胞、NK细胞、嗜酸性细胞，也分别通过吞噬作用及分泌相应的细胞因子和趋化因子，在排斥的效应阶段起到一定的作用（图19-1）。
排斥反应按组织形态学变化及发病机制的不同，可分为超急性排斥(hyperacute rejection)，急性排斥(acute rejection)和慢性排斥(chronic rejection)。（1）超急性排斥反应 是受体对移植物的一种迅速而剧烈的反应，一般于移植后数分钟至24小时内出现。是一种抗体介导为主的排斥反应。循环抗体与移植物细胞表面HLA抗原结合并激活补体系统，从而引起局部严重的炎症反应与内皮细胞损害、血栓形成，迅速导致移植物损伤失活。（2）急性排斥反应 较常见，可在移植后数日内发生。由于免疫抑制剂的使用，也可在数月或数年后突然发生。此种排斥反应常以细胞免疫为主，发生在移植后数月。病理特征为大量单核细胞和淋巴细胞浸润伴移植物组织损伤，但也可以是以体液免疫为主的反应，又称血管排斥反应。其免疫过程主要为抗体介导的排斥反应，以急性血管病变为其突出特征，免疫球蛋白、补体及纤维蛋白沉积，血管壁内常伴有淋巴细胞、中性粒细胞浸润。（3）慢性排斥反应是指移植后数月或数年后，移植器官功能逐渐丧失，以移植物血管内膜增生，移植物纤维化为病理特征。目前认为，慢性排斥反应除免疫学因素以外，与缺血再灌注损伤、病毒感染等非免疫学因素也明显相关，急性排斥所造成的组织损伤亦可成为晚期移植物功能丧失的病理学基础。目前的免疫抑制治疗尚无法有效控制慢性排斥反应，再次移植是唯一的治疗手段。
除宿主抗移植物的排斥反应之外，还存在移植物抗宿主病（graft versus host 　disease,GVHD）的情况， 常见于广泛免疫抑制受体接受骨髓移植后发生。移植骨髓中的干细胞分化成T细胞或B细胞，或骨髓携带的淋巴细胞，与受体HLA相接触时可诱发移植物对受体组织的排斥反应。另外也常见于有大量淋巴组织的实质性器官移植，如小肠移植。
三、免疫抑制药物
免疫抑制药物的应用是器官移植成功的关键措施之一。目前器官移植常用的免疫抑制剂主要分为三大类：①清除机体淋巴细胞的药物，如抗淋巴细胞球蛋白(ALG)等；②通过抑制淋巴细胞激活，阻断排斥反应过程，如环孢菌素A（CSA）、他克莫斯（FK506）等。雷帕霉素是新近出现的免疫抑制药物，通过阻断淋巴细胞细胞因子受体信号传导，抑制细胞分裂，达到免疫抑制效果；③抗细胞代谢药物，主要有嘌呤和嘧啶的类似物，如霉酚酸酯（MMF）、硫唑嘌呤（AZA）等，可以抑制淋巴细胞分裂扩增。糖皮质激素也是常用的免疫抑制剂之一，对单核-巨噬细胞、中性粒细胞、T、B细胞均有较强的抑制作用，但因其存在一系列副作用，目前已出现减少用量或停用激素的免疫抑制方案。免疫抑制剂FTY720，通过促进外周淋巴细胞归巢，减少循环中的淋巴细胞数量，以达到免疫抑制效果。一些中药具有不同程度的免疫抑制作用，如雷公藤多甙是效果较为肯定的免疫抑制剂之一。另外，IL-2R抗体（Daclizumab和Basiliximab）也开始进入临床使用。
任何一种免疫抑制剂的作用都是无选择性的，不可避免地造成受体免疫系统广泛的抑制，在减少移植器官排斥反应的同时，会导致一系列的并发症，其中最主要的感染。致病原包括细菌、病毒、原虫等。巨细胞病毒（CMV）、Epstein-Barr病毒（EBV）的感染，在器官移植受体中较常见。移植后6～12周，及大剂量免疫抑制剂冲击治疗后，是感染发生的高峰期。长期使用免疫抑制剂也导致肿瘤发生率增加，尤其是病毒相关的肿瘤，如淋巴组织增殖综合症转变而成的恶性淋巴瘤。其它毒副作用包括骨髓抑制，肝、肾毒性、心血管与代谢性并发症等。
四、移植免疫耐受
移植耐受是指受体免疫系统在不使用或短暂使用免疫抑制药物的前提下，对供体器官不产生排斥反应，但保持对其它抗原的免疫应答反应，从而使供体器官获得长期存活。移植耐受是一种供体抗原特异性的免疫耐受作用。器官移植的免疫耐受可分为中枢性耐受与外周性耐受。前者是通过在中枢器官如胸腺内的克隆消除，清除机体异体反应性淋巴细胞，以获得对供体抗原的免疫耐受。如供受体间的混合嵌合状态（供体嵌合细胞＞1%）形成，可有效诱导移植物的免疫耐受。当免疫耐受过程主要发生在外周免疫器官，如脾脏与淋巴结，或移植物本身，称作外周耐受。
微嵌合状态（供体嵌合＜1%）与移植耐受：应用供者骨髓或淋巴细胞输注，可诱导同种移植耐受且与微嵌合状态有关。长期存活的移植患者已对供体的组织抗原产生了免疫耐受，表现为供、受体白细胞共存的微嵌合状态。
一些器官在移植后免疫排斥反应发生率低、程度轻，称作免疫特惠器官，如肝脏、睾丸、角膜等。肝脏与其它器官联合移植时，肝脏往往对共同移植的器官有保护作用。其机制可能跟肝脏对供体抗原特异性性T细胞有激活后消除作用有关。
免疫耐受诱导方法还包括：（1）胸腺注射供体抗原：通过胸腺内注射供体特异性的抗原或抗原基因，目的是通过胸腺在T细胞发育过程中消除供体反应性的T细胞，以获得移植耐受。（2）共刺激通道阻断：因为共刺激信号是T细胞激活的必须条件，通过单克隆抗体等在T细胞与APC作用过程中阻断CD28-B7或CD40-CD154通道，可诱导T细胞的无反应状态。如采用CTLA4Ig这一可溶性重组融合蛋白对CD28－B7已经进入临床实验阶段。（3）阻断抗原识别过程中的其它信号：通过抗CD3、CD4抗体阻断抗原识别过程，也可以诱导免疫耐受。尤其是抗CD4抗体，可能诱导调节性T细胞，而形成外周耐受。（4）阻断T细胞迁移：通过对趋化因子及其受体的阻断，使T细胞向移植物或向二级淋巴细胞的迁移受阻，是近年来免疫耐受诱导方案中出现的新思路。（5）其它如口服耐受、人工合成多肽、阻断粘附分子等手段也在动物实验中产生了一定的效果，为临床移植耐受的实现提供了科学依据。