移植免疫PPT课件.ppt

移植免疫 1 教学大纲 掌握介导同种异体移植排斥反应的本质 抗原及直接识别和间接识别的不同 熟悉同种异体移植排斥的类型 了解移植的分类 同种异体移植排斥的的防治 2 第一节概述 自1954年人类首例同种异体肾移植获得成功以来 随着人类主要组织相容性抗原 HLA 的发现 移植排斥反应机制的阐明 组织分型和器官保存方法的改进 以及新型有效免疫抑制剂的问世和外科技术的提高 人类器官移植在最近20年间取得令人瞩目的进步 当前 器官移植在世界各国广泛开展 移植物和患者术后生存率稳步提高 肾 心 骨髓和角膜移植物的5年生存率高达70 90 肺和肝移植物的5年生存率以达到40 50 器官移植不但常规用于挽救重要生命器官功能衰竭患者的生命 还可用于造血系统疾病和免疫缺陷病的治疗 3 一 基本概念和术语 1 移植物 graft 在移植 transplantation 术中 被转移的器官 组织活细胞 2 供体 donor 提供移植物的个体 3 受体 recipient 接受移植物的个体 根据移植物种类的不同 可分为1 器官移植 如肝 肾移植2 组织移植 如皮肤 角膜移植3 细胞移植 如胰岛细胞移植 二 分类 4 根据移植物的来源和供受这件遗传背景的差异 可分为以下四种类型 1 自体移植 autograft 系指移植物来自受者自身 如烧伤后将患者自身健康皮肤移植到烧伤创面 移植可终身存活 2 同基因移植 syngraft 系指遗传背景完全相同个体间的移植 如同卵双生子或同系动物间的移植 移植后不发生排斥反应 3 同种异基因移植 allograft 系指同一动物种属内 遗传背景不同个体间的移植 移植后常出现排斥反应 其强弱取决于供 受者遗传背景差异的程度 4 异种植物 xenograft 系指不同种属个体间的移植 如将猪的心脏移植给人 此类移植可产生较强的排斥反应 5 第二节同种异体移植排斥反应的本质 严重烧伤大面积皮肤缺损者需实行皮肤移植术以防止感染和体液流失 但是用于覆盖伤口的异体皮肤移植物无一例外在2周内坏死脱落 同种异体移植排斥的早期概念就是在这些皮肤移植临床时间的基础上建立的 为了解决这一难题 许多研究人员利用近交系小鼠开展了皮肤移植的实验研究 研究结果表明 同种异体移植排斥反应是宿主对移植物产生的一种特异性免疫应答 具有特异性和免疫记忆性 证据简述如下 自身移植和同基因移植不会发生移植排斥 而同种异体移植则发生排斥 这表明移植排斥反应具有免疫应答识别 自己 与 非己 的特性 同种异体皮肤首次移植 出现排斥反应的时间为术后第10 13天 初次排斥反应 同一受者再次接受同一供者皮肤移植时 出现排斥反应的时间为术后第6 8天 再次排斥反应 这表明移植排斥反应具有免疫记忆性 6 经历首次移植排斥的受者 接受遗传学上与首次供者不同的移植物时 出现排斥反应的时间仍为术后第10 13天 而不是第6 8天 这表明移植排斥反应的免疫记忆性是供者抗原特异性的 即移植排斥具有抗原特异性 将对移植物产生排斥反应的小鼠的淋巴细胞过继转移给正常同系小鼠 后者对相同来源的移植物可产生再次排斥反应 这表明 淋巴细胞是参与移植排斥反应的免疫细胞 裸鼠胸腺缺陷 不含成熟T细胞 对同种异体移植物不产生排斥反应 给裸鼠输注其他品系小鼠的T细胞后 能使之获得移植排斥反应的能力 这表明移植排斥反应主要由T细胞介导 同种异体移植排斥反应是宿主对移植物产生特异性细胞和体液免疫应答的结果 因此 参与同种异体移植排斥反应的细胞 除T B细胞外 还包括抗原提呈细胞 如树突状细胞和巨噬细胞等 7 第三节诱导移植排斥反应的同种异型抗原 在器官移植中 引起排斥反应的抗原主要是移植物中的同种异型抗原 alloantigen 其中主要组织相容性抗原 MHC抗原 可引起强而迅速的排斥反应 而次要组织相容性抗原引起的排斥反应相对较弱 但较持久 1 主要组织相容性抗原 由MHC基因编码 具有高度多态性 人群中2个无关个体之间MHC完全相同的几率极其微小 供体与宿主之间MHC的差异是造成同种移植排斥反应的主要原因 MHC 类抗原表达于所有有核细胞表面 MHC 类分子主要表达于专职APC和血管内皮细胞表面 8 2 次要组织相容性抗原 minorhistocompatibilityantigens mHA 在非同基因个体之间进行移植 即使受体与供体间MHC完全相同 仍难避免排斥反应 这一事实表明 除MHC抗原外 其他位点基因编码的抗原也参与移植排斥反应 此类抗原引起的排斥反应起始较晚 反应较弱 称之为次要组织相容性抗原 人群中不同的个体具有编码不同mHA的等位基因 它们表达的等位基因产物即为可引起移植排斥反应的mHA 如果供体具有受体不表达的等位基因产物 供体移植物就能刺激受体产生免疫应答 引起排斥反应 一般来说 相对MHC抗原而言 单一mHA激发排斥反应的能力较弱 但多个mHA作用叠加 也可能引起较强的移植排斥反应 9 3 血型抗原 ABO血型抗原不仅分布于红细胞表面 也表达于血管内皮细胞和其他某些组织细胞表面 若供者与受者ABO血型不符 则宿主体内存在的ABO天然血型抗体就能与移植物血管内皮细胞表面血型抗原结合 并通过激活补体系统导致细胞损伤和血管内凝血 从而引发超急性排斥反应 10 第四节同种异型抗原的提呈和识别机制 1 提呈同种异型抗原的抗原提呈细胞 APC 参与同种异体移植排斥反应的免疫细胞包括供者 受者双方的APC和淋巴细胞 移植物与受者血管接通后 供者的APC和淋巴细胞 即过客白细胞 passengerleukocyte 可随血流进入受者外周免疫器官 受者APC和淋巴细胞也可进入移植物中 逐渐取代供者的APC和淋巴细胞 供者和受者的APC均可提呈同种异型抗原 启动免疫应答 诱导产生移植排斥反应 11 1 直接识别 directrecognition 概念 受者T细胞对供者APC提呈的同种异型抗原的识别 机制 受者T细胞识别结合的抗原是表达于供者APC表面的自身空载MHC分子 即同种异型MHC抗原 和抗原肽 供者MHC分子复合物 即抗原肽 同种异型MHC抗原复合物 鉴于供者APC既可吞噬加工处理外源性抗原 也能吞噬加工处理受者损伤或坏死的组织细胞 所以 供者APC表面由MHC提呈的抗原肽包括三种 供者自身抗原肽 外源抗原肽 受者自身抗原肽 供者APC表面空载同种异型MHC分子和上述三种抗原肽 供者同种异型MHC分子复合物 均有别于受者自身抗原 受者MHC分子复合物 因此 它们作为非己抗原能被受者体内众多具有相应抗原识别受体的CD8 CTL和CD4 T细胞识别 从而启动免疫应答 产生强烈的移植排斥反应 特点 由于供者APC在宿主体内存活时间有限 所以通过直接识别方式激发的免疫应答持续时间较短 主要引发急性排斥反应 研究表明 通过直接识别激活的T细胞以CD8 CTL为主 CD4 Th细胞为辅 2 同种异型抗原的识别方式和机制 12 2 间接识别 indirectrecognition 概念 受者T细胞对自身APC提呈的同种异型抗原的识别称为间接识别 机制 供者 移植物 同种异型MHC分子作为 非己 抗原 可被受者APC摄入 并经加工处理后 以同种异型抗原肽 受者MHC 类分子复合物的形式表达于细胞表面 因此 通过间接识别激活的T细胞主要是CD4 Th细胞 其中CD4 Th1细胞可通过释放IL 2 IFN 和TNF 等细胞因子 引起迟发型超敏性炎症反应 产生慢性移植排斥反应 CD4 Th2细胞可协助B细胞产生同种异型抗原特异性抗体 并通过激活补体和ADCC效应使移植物溶解破坏 特点 由于宿主CD4 Th细胞识别的MHC同种异型抗原肽来自供者移植物 所以通过间接识别方式激发的免疫应答持续时间较长 与移植物存活时间相同 主要参与慢性移植排斥反应 13 供者APC 受者APC 任意肽 供者MHC分子的片段 直接识别 间接识别 受者T 14 表16 1MHC同种异型抗原直接与间接识别的比较 15 自身MHC分子 抗原肽Y 同种MHC分子 抗原肽X TCR对同种MHC分子间交叉识别 16 第五节同种异体移植排斥反应的类型 1 宿主抗移植物反应 hostversusgraftreaction HVGR 概念 系指临床进行实质器官 如心脏 肾脏等 移植后所发生的排斥反应 类型 根据移植排斥反应的作用机制和产生时间 临床将其分为三种类型 1 超急排斥 hyperacuterejection 器官移植术后数分钟至24小时内发生的排斥反应 由体液免疫介导产生 机制 受者与供者ABO血型不合或受者术前反复输血 长期血透或再次移植后 可产生针对供者同种异型抗原 如ABO血型抗原或HLA抗原 的抗体 移植术后 受者血液中的抗HLA或ABO血型抗体与移植物血管内皮细胞表面相应抗原结合 可通过激活补体系统 并在中性粒细胞 肥大细胞和血小板参与下 引起出血 水肿 血管内凝血和血栓形成等病理改变 导致移植物急性坏死 17 2 急性排斥 acuterejection 概念 器官移植术后10天至数周内发生的排斥反应 也是移植术后最常见的排斥反应 主要由细胞免疫应答所致 参与急性排斥的T细胞主要通过直接识别方式被活化 急性排斥反应造成的组织细胞损伤以CD8 CTL介导的细胞毒作用为主 CD4 Th1细胞介导的迟发型超敏反应为辅 作用机制 1 效应CD8 CTL细胞的作用 受者CD8 CTL细胞可被供者APC表面同种异型MHC 类抗原激活 并在活化CD4 Th1细胞及其分泌的细胞因子协助下 增殖分化为效应CD8 CTL细胞 效应CD8 CTL细胞可特异性识别结合移植物表面同种异型MHC 类抗原 并通过释放穿孔素 颗粒酶和表达FasL 使移植物细胞溶解破坏和发生凋亡 导致移植物被排斥 18 2 效应CD4 Th1细胞的作用 受者CD4 Th1细胞可被供者APC表面抗原肽 供者MHC 类分子复合物激活 并在IL 12为主的细胞因子诱导下 增殖分化为效应CD4 Th1细胞 效应CD4 Th1细胞又称炎性T细胞 可通过释放IL 2 IFN 和TNF 等细胞因子 激活吞噬细胞和其他炎性细胞 引起迟发型超敏性炎症反应 导致移植物发生免疫损伤 3 体液免疫效应 在急性排斥后期患者体内产生的抗同种异型抗原和抗血管内皮细胞表面分子的抗体 与相应抗原结合形成免疫复合物 可通过激活补体系统损伤移植物血管 引起排斥反应 19 3 慢性排斥 chronicrejection 概念 移植术后数月至数年发生的排斥反应 通常在急性排斥基础上产生 是影响移植物长期存活的主要障碍 在供者与受者MHC相配 但mHA不配的移植中 也可以不发生急性排斥 而直接进入慢性排斥期 慢性移植反应的发生机制尚未完全清楚 目前认为可能与CD4 Th1细胞通过间接识别方式激活后 引发的迟发型超敏反应 和同种异型性抗体介导的 型超敏反应有关 慢性排斥的病理学特征 组织细胞损伤 纤维增殖 血管内膜平滑肌和内皮细胞增生 及由此而导致的血腔狭窄 其结果使移植物功能逐渐丧失 20 概念 在同种异体骨髓或胸腺移植时 供者移植物中存在淋巴细胞被宿主同种异型抗原激活后 通过免疫应答对宿主细胞产生的排斥反应称为移植物抗宿主反应 机制 GVHR的产生原因与HGVR一样 也主要是由于供者与受者间MHC或mHA存在差异所致 宿主免疫功能缺陷和移植物中存在一定数量供者成熟淋巴细胞 是产生GVHR的重要条件 GVHR可损伤宿主皮肤 肝脏和肠道等多种组织器官 使其功能迅速或逐渐丧失 临床表现 皮疹 腹泻 黄疸和高胆红素血症 重者可因组织器官 上皮细胞迅速坏死 而导致死亡 轻者可因组织器官慢性纤维化而到支气管功能进行性丧失 最终危及生命 2 移植物抗宿主反应 graftversushostreaction GVHR 21 1 选择合适的供体 同种异体移植排斥反应是因供者与受者间组织相容性抗原存在差异所致 供者与受者间MHC和mHA差别越小 排斥反应就越弱 移植物和受者的生存时间就越长 对人而言 同卵双生是最理想的供体 其次是HLA相同的同胞 为提高移植物存活率和存活时间 在进行同种异体移植前 须进行如下检测和鉴定 第六节同种异体移植排斥反应的防治 22 1 ABO血型和HLA抗体检测 为避免发生超级排斥反应 必须保证受者血清中不含针对供者同种异型抗原的抗体 措施如下 选择与受者ABO血型相同的供者 取其淋巴细胞与受者血清进行细胞毒实验 检测受者体内是否存在针对HLA的抗体 细胞毒试验阳性表面供者不是合适人选 2 HLA分型鉴定 HLA抗原是引发同种异体移植排斥反应的主要同种异型抗原 移植前应对供者和受者进行HLA分型鉴定 以便从中选出HLA型别最为接近的供者器官进行移植 过去主要采用血清学组织分型法和混合淋巴细胞反应实验法进行HLA分型鉴定 近年开始采用基因分型技术如聚合酶链式反应 PCR 对供者和受者DNA进行分型鉴定 23 国外统计 3位点6个抗原均匹配时 移植肾的10年存活率为62 5抗原为47 4抗原为45 3抗原为40 无1匹配时为33 说明HLA配型可减少移植物的同种异型抗原性 有助于提高移植物的长期存活率 3 移植物预处理 为减轻移植物中 过