醫(yī)學(xué)免疫學(xué)：移植免疫

1、移植免疫Transplantation immunologyNobel Prize in Physiology or Medicine 1912Alexis Carrel (France) 建立了血管的縫合技術(shù)，及血管移植和器官移植方法。Great events in history of transplantationNobel Prize in Physiology or Medicine 1960Peter Brian Medawar (1/2) 發(fā)現(xiàn)了免疫耐受并誘導(dǎo)出特異性免疫耐受 移植排斥反應(yīng)是一種免疫現(xiàn)象1950年，利用給新生小鼠注射同種異體抗原的方法誘導(dǎo)出特異性免疫耐受Great

2、 events in history of transplantationNobel Prize in Physiology or Medicine 1980George D. Snell (1/3), Jean Dausset (1/3) 發(fā)現(xiàn)了決定免疫反應(yīng)的基因結(jié)構(gòu) 小鼠H-genes (histocompatibility genes), H-2 gene 人 Human transplantation antigens (HLA) -MHCGreat events in history of transplantationNobel Prize in Physiology or Med

3、icine 1988Gertrude B. Elion (1/3) , George H. Hitchings (1/3) 發(fā)現(xiàn)了正常組織，腫瘤，原生生物等細(xì)胞的核酸代謝差異并發(fā)現(xiàn)有效的藥物第一個(gè)免疫抑制藥 (The first cytotoxic drugs) - 硫唑嘌呤（azathioprine）Great events in history of transplantationNobel Prize in Physiology or Medicine 1990Joseph E. Murray (1/2) 將器官移植用于治療人類疾病In 1954, 在波士頓實(shí)施了人類歷史上第一例成功的腎

4、臟移植。 在抑制宿主免疫系統(tǒng)的前提下，無(wú)親緣關(guān)系的個(gè)體間的器官移植也是可行的。Great events in history of transplantationLaws of transplantation 首次植皮第5天 首次植皮第12天 再次植皮第7天移植排斥中的免疫回憶反應(yīng)：第5天的人同種皮膚移植物，已見(jiàn)充分血管化并出現(xiàn)細(xì)胞分裂（1），但到第12天完全壞死（2） 。來(lái)自同一個(gè)體的二次移植物第7天（3）尚未出現(xiàn)血管化即被迅速壞死。對(duì)第一次移植物的致敏產(chǎn)生的免疫回憶反應(yīng)相當(dāng)激烈，稱為“白色移植物排斥”移植物在傷口愈合前已被排斥。Medewar近交系小鼠皮膚移植實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果：初次排斥反應(yīng)慢，

5、再次排斥反應(yīng)快。試驗(yàn)結(jié)論：再次排斥反應(yīng)由淋巴細(xì)胞介導(dǎo)； 同種異體移植排斥反應(yīng)的本質(zhì)是機(jī)體對(duì)移植物的特異性免疫應(yīng)答，并可由淋巴細(xì)胞被動(dòng)轉(zhuǎn)移給正常動(dòng)物。概 述移植（transplantation）將來(lái)自一個(gè)個(gè)體的細(xì)胞、組織或器官移植于另一個(gè)個(gè)體的過(guò)程。供者（donor）提供移植物（graft,transplant）的個(gè)體。受者/ 宿主（recipient or host） 接受移植物者。移植分類自體移植（Autologous transplantation） Dornor: self同系移植 （Syngeneic transplantation） Dornor: twin or inbred an

6、imal同種異體移植 （Allogeneic transplantation） Dornor: allogeneic individual 異種移植 （Xenogeneic transplantation） Dornor: from another species根據(jù)移植物的來(lái)源及其遺傳背景不同分類：自體移植（autologous transplantation）移植物取自受者自身,這種移植不會(huì)發(fā)生移植排斥反應(yīng)。同種同基因移植（syngeneic transplantation）遺傳基因型完全相同(單卵雙生)或基本近似(近交系動(dòng)物)的個(gè)體間移植，一般不會(huì)發(fā)生排斥反應(yīng)。同種異基因移植（allog

7、eneic transplantation）是指同種內(nèi)遺傳基因不同的個(gè)體間的移植，常出現(xiàn)排斥反應(yīng)，即同種移植排斥反應(yīng)。異種移植（xenogeneic transplantation）不同種屬個(gè)體間的移植,由于異種動(dòng)物間遺傳背景差異甚大，可產(chǎn)生嚴(yán)重的排斥反應(yīng)。 第一節(jié) 移植排斥反應(yīng)的發(fā)生機(jī)制一 同種異體抗原（alloantigen） MHC (major histocompability complex) mH (minor histocompability antigen) 1 sex related mH, encoded by Y- chromosome 2 euchromosome en

8、coded mH ABO blood type antigentissue specific antigen 不同組織和器官移植后發(fā)生排斥反應(yīng)的強(qiáng)度： 皮膚腎臟心臟胰腺肝臟二 固有免疫系統(tǒng)參與移植排斥反應(yīng)的機(jī)制一）啟動(dòng)固有免疫的因素 1 損傷：手術(shù)，組織缺血缺氧，缺血-再灌注 2 同種異體抗原：同種異體抗原將激活NK細(xì)胞， 發(fā)揮殺傷效應(yīng)。 二）參與移植反應(yīng)的固有免疫因素： 1 細(xì)胞：NK，中性粒，NKT等 2 因子：炎性因子，補(bǔ)體，自由基等三 獲得性免疫系統(tǒng)參與移植排斥反應(yīng)的機(jī)制（一）提呈同種異型抗原的APC 1.過(guò)客白細(xì)胞（passenger leukocyte）供者的APC和淋巴細(xì)胞2.受

9、者的APC進(jìn)入移植物，逐漸取代供者APC 3.血管內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞兼職APC（二）同種異型抗原的識(shí)別機(jī)制 供、受者的APC均可遞呈抗原供受者T細(xì)胞識(shí)別。 可特異識(shí)別同種異型抗原的T細(xì)胞稱為同種異型反應(yīng)性T細(xì)胞（alloreactive T cell）。 同種異型抗原的識(shí)別機(jī)制：直接識(shí)別和間接識(shí)別受者T細(xì)胞TCR直接識(shí)別供者APC表面的同種異型MHC分子或MHC分子-供者抗原肽復(fù)合物 機(jī)制：同種異型MHC分子加上某些抗原肽所形成的表位，在構(gòu)象上與自身MHC加上某些外來(lái)抗原肽所形成的表位具有明顯的相似性；簡(jiǎn)并性 （?）* 直接識(shí)別是發(fā)生早期移植排斥的重要機(jī)制,其發(fā)生速度快及強(qiáng)度大。 直接識(shí)別（d

10、irect recognition）間接識(shí)別（indirect recognition）供者移植物的脫落細(xì)胞或MHC抗原，如同普通抗原，經(jīng)受者APC加工、處理后，以受者M(jìn)HC-II類分子-抗原肽復(fù)合物的形式提呈給受者CD4+ T細(xì)胞，使之活化。 * 間接識(shí)別在急性排斥反應(yīng)早期與直接識(shí)別協(xié)同作用；在急性排斥反應(yīng)中晚期和慢性排斥反應(yīng)中起重要作用。第二 節(jié) 排斥反應(yīng)的效應(yīng)機(jī)制 一）體液免疫： 供體特異性抗體與相應(yīng)抗原結(jié)合后，通過(guò)激活補(bǔ)體，發(fā)揮免疫調(diào)理，ADCC效應(yīng)等損傷移植物組織細(xì)胞。 二）細(xì)胞免疫: Th1 細(xì)胞：介導(dǎo)炎癥 CTL細(xì)胞：直接殺傷靶細(xì)胞 Th17細(xì)胞：宿主抗移植物反應(yīng) （host v

11、ersus graft reaction，HVGR)移植物抗宿主反應(yīng) （graft versus host reaction，GVHR）第三節(jié) 移植排斥反應(yīng)的類型超急性：數(shù)分鐘至24小時(shí)發(fā)生急性： 數(shù)天至一個(gè)月內(nèi)慢性： 數(shù)周，數(shù)月，數(shù)年內(nèi)宿主抗移植物反應(yīng) 發(fā)生時(shí)間：移植物與宿主血管接通后幾分鐘至幾小 時(shí)內(nèi)發(fā)生。 發(fā)病機(jī)制：受體體內(nèi)預(yù)存抗供體組織的抗體。血管 連通后發(fā)生抗原抗體結(jié)合，補(bǔ)體活化， 移植物細(xì)胞溶解。 病理學(xué)特征：出血，微小血栓形成 高危因素：多次移植、輸血、妊娠 一 超急性反應(yīng)（hyperacute rejection）Normal kidney glomerulus Hyperac

12、ute kidney glomerulusNormal pancreas isletHyperacute rejection in pancreas islet二 急性排斥（ Acute rejection） 出現(xiàn)時(shí)間：移植物與宿主血管連通后幾天至 幾周內(nèi)。 病理特征：巨噬細(xì)胞，淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，細(xì)胞 壞死。 發(fā)生機(jī)制：T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫應(yīng)答 最常見(jiàn)的排斥反應(yīng)類型，MHC配型可大幅降低發(fā)生率This transbronchial biopsy shows a dense inflammatory infiltrate composed of lymphocytes and eosinophils

13、 surrounding a small blood vessel and extending into the surrounding interstitium (Moderate acute rejection - Grade A3). Photo courtesy of Kirk Jones, MD, UCSF. 三 慢性排斥反應(yīng) Chronic rejection發(fā)生時(shí)間：在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，移植物的炎癥逐漸進(jìn)展，直至功能完全喪失病理特征：血管內(nèi)皮損傷，平滑肌增生，纖維化，最終管腔堵塞發(fā)生機(jī)制：1）非免疫因素：急性炎癥的延 續(xù)，手術(shù)損傷，基礎(chǔ)病，藥物毒性 2）免疫因素：低水平的免疫應(yīng)答

14、持續(xù) 存在結(jié)局：慢性失功This explant lung section shows a bronchiole with fibrous occlusion of the lumen resulting in a narrowing of the airway. These changes are those of obliterative bronchiolitis (Chronic airway rejection - Grade C). Photo courtesy of Kirk Jones, MD, UCSF.The renal artery was occlusive compl

15、etely移植物抗宿主反應(yīng) GVHR “客強(qiáng)主弱”1 移植物有大量成熟的免疫細(xì)胞（過(guò)客淋巴細(xì)胞 passenger lymphocyte) 2 宿主處于免疫抑制3 HLA不合常見(jiàn)于骨髓，胸腺，脾臟移植Graft versus host disease急性GVHD發(fā)生于移植手術(shù)后12個(gè)月內(nèi)，慢性則發(fā)生在23個(gè)月之間。人類GVHD主要涉及皮膚、肝臟、腸道等器官上皮細(xì)胞壞死，臨床表現(xiàn)為皮疹、黃疸、腹瀉，嚴(yán)重者皮膚、腸黏膜剝落，導(dǎo)致死亡；慢性GVHD多個(gè)器官纖維化和萎縮，導(dǎo)致器官功能進(jìn)行性喪失而致命。 GVHD分為急、慢性GVHR早期表現(xiàn)：廣泛性皮膚壞死急性期GVHR的手掌部紅斑移植物抗白血病反應(yīng)（G

16、VLR）：骨髓移植時(shí)，供者的免疫細(xì)胞攻擊殘存的白血病細(xì)胞第四節(jié) 移植排斥反應(yīng)的預(yù)防一 配型（matching of donor and recipient）二 供體器官及受體的預(yù)處理三 免疫抑制 Immunosuppression 一. 選擇合適的供者 直系親屬供者（familial grafting）： 減少HLA配伍的差異 血型、 HLA分型檢測(cè)： （1）受者間的ABO、Rh血型抗原必須相同 （2）組織配型（tissue typing）規(guī)律：HLA-A、B位點(diǎn)相配數(shù)越多，移植物存活率越多HLA-DR匹配至關(guān)重要，如DR匹配，DQ多匹配。3. 交叉配型二 供者及受者的預(yù)處理 術(shù)前清除移植物中

17、的過(guò)客白細(xì)胞；骨髓移植預(yù)先清除骨髓中成熟T細(xì)胞，用抑癌藥胺基甲基葉酸及環(huán)胞酰胺聯(lián)合使用可以有效地預(yù)防和治療GVHR；檢測(cè)預(yù)存抗體，用血漿置換法除去預(yù)存抗體；受者經(jīng)射線照射 。 1 非特異的化學(xué)免疫抑制劑 抑制T細(xì)胞功能 : CsA FK506 抑制增殖: 6-MP, 硫唑嘌呤, 麥考酚酸 抗炎藥物: 糖皮質(zhì)激素 2 淋巴細(xì)胞抗體 OKT3（抗CD3)，ALG，ATG等 3 阻斷細(xì)胞活化信號(hào)的制劑 三 免疫抑制第五節(jié) 器官移植面臨的主要問(wèn)題及發(fā)展方向器官短缺 異種移植：e.g. 豬 主要問(wèn)題：天然抗異種抗原抗體排斥反應(yīng) 建立供者特異性免疫耐受免疫抑制劑的副作用 目前主要見(jiàn)于動(dòng)物模型研究 骨髓移植

18、建立同種異基因嵌合體：（1）建立同種異基因造血干細(xì)胞嵌合體：通過(guò)大劑量全身放射線照射以破壞宿主造血系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，然后進(jìn)行同種異型骨髓移植來(lái)建立。重建的免疫系統(tǒng)對(duì)供、受體組織抗原均產(chǎn)生耐受。（2）建立混合嵌合體：在免疫抑制條件之下，多次給宿主輸注供者骨髓細(xì)胞，可建立混合嵌合體。其機(jī)制是受者體內(nèi)同時(shí)存在不完全的GVH和HVG雙向排斥，二者的相互作用最終達(dá)成平衡或者共存狀態(tài)，即供、受者白細(xì)胞共存的嵌合體，宿主對(duì)移植器官長(zhǎng)期耐受。（三）誘導(dǎo)受者對(duì)移植物的免疫耐受阻斷共刺激通路誘導(dǎo)同種異型反應(yīng)性T細(xì)胞失能： 應(yīng)用CTLA-4 Ig融合蛋白與B7競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，可阻斷CD28與B7結(jié)合的共刺激信號(hào)；應(yīng)用抗C

19、D40L的單抗，阻斷CD40LCD40共刺激通路，誘導(dǎo)同種異型反應(yīng)性T細(xì)胞失能。3.借助樹(shù)突狀細(xì)胞誘導(dǎo)T細(xì)胞失能： 不成熟DC表達(dá)低水平MHC分子和FcR，缺乏B7，不能激活T細(xì)胞導(dǎo)致T細(xì)胞失能。將不成熟DC過(guò)繼輸入給受者，有可能誘導(dǎo)移植耐受。 例子： 肝臟移植物中的過(guò)客白細(xì)胞多為不成熟DC，故肝移植反應(yīng)輕。腎移植腎臟是成對(duì)的腹膜后器官，位于背部下方。腎臟制造尿液尿液通過(guò)輸尿道流向膀胱。輸尿管是連接腎臟和膀胱的長(zhǎng)管狀肌肉組織 腎功能衰竭的病人需要接受腎移植手術(shù)，能引起腎功能衰竭的疾病有：嚴(yán)重的，不能控制的高血壓; 感染; 糖尿病 ; 先天性腎畸形; 自身免疫性疾病。異體腎來(lái)自腦死亡的器官捐贈(zèng)者，也可來(lái)自病人的親屬和朋友 手術(shù)切口位于右下腹部。異體腎被安置在病人的盆腔右側(cè) 新的腎臟縫合到病人體內(nèi)后，將腎臟血管與右側(cè)髂血管接通，輸尿管與膀胱接通 通常病人自己的腎臟仍會(huì)留在體內(nèi)，雖然它們的功能已經(jīng)完全由移植腎完成。腎移植術(shù)后，病人要終生服用免疫抑制劑，預(yù)防移植器官的免疫排斥反應(yīng) 角膜移植角膜移植骨髓移植跟其它器官移植相比，骨髓移植很難找到合適的捐贈(zèng)者，且手術(shù)費(fèi)用昂貴。合適的捐贈(zèng)者通常是病人的兄弟姐妹，因