医学免疫学课件：第二十一章 移植免疫

第二十一章移植免疫

Chapter21transplantationimmunology一、教学目的与要求:掌握移植排斥反应的本质。2.熟悉移植排斥反应的类型和机制。3.了解排斥反应的防治原则。

概述(Overview)1.移植的定义：移植(transplantation)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.移植的分类根据移植物的来源及其遗传背景不同.可将移植分为4类:①自体移植(autologoustransplantation)：指移植物取自受者自身，不发生排斥反应。②同系移植（syngeneictransplantation)：指遗传基因完全相同(isogeneic)

或基本近似(syneneic)个体间的移植，如单卵孪生间的移植，或近交系动物

(inbredanimal)间的移植，一般不发生排斥反应。③同种(异体)移植(allogeneictransplantation):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。是临床主要进行的移植。④异种移植(xenogeneictransplantalion或xenotransplantation)：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。ApplicationsofallograftingtransplantationDr.T.V.RaoMD

第一节同种异体器官移植排斥反应的机制本质上是受体免疫系统针对供体移植物抗原的免疫应答，T细胞在移植排斥反应中起关键作用。TransplantationTcellsplayprimaryrolein1stand2ndsetrejectionreactionsNudemice(don’thaveTcells)acceptallograftsBcelldeficientmicerejectallografts,becausetheystillhaveTcellsANudemousehasatransplantofrabbitskin

一、同种移植排斥反应的抗原引起移植排斥反应的抗原称为移植抗原或组织相容性抗原。一）主要组织相容性抗原(MHC抗原）在人类为HLA抗原。二)次要组织相容性抗原(minorhistocompatibilityantigen，mH抗原)表达于机体组织细胞表面，主要包括两类: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HA1-HA5等，其中某些表达在机体所有的组织细胞，某些仅表达在造血细胞和白血病细胞。HLA完全相同的供、受体间进行移植所发生的排斥反应(尤其是CVHR)，主要由mH抗原所致。三)其他参与排斥反应发生的抗原1.人类ABO血型抗原主要分布于红细胞表面，也表达在肝、肾等组织细胞和血管内皮细胞表面。血型抗可通过与内皮细胞表面ABO抗原结合，激活补体而引起内皮细胞损伤和血管内凝血，发生超急性排斥反应。2.组织特异性抗原指特异性表达于某一器管、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有直接识别和间接识别途径：一）直接识别(directrecognition)指受体的同种反应性T细胞(alloreactiveTcell)直接识别供体APCs表面抗原肽-供体的同种MHC分子复合物(pMHC)并产生免疫应答。其机制未明。1.直接识别过程:供体移植物中残留的白细胞（即过客向细胞,passengerleukocyte)含成熟的DC和巨噬细胞等APCs移植物血管与受体血管接通受体T细胞迸人移植物中(或移植物内的供体APCs也可进入受体血液循环或局部引流淋巴组织）供体APCs与受体T细胞接触将抗原肽-同种MHC分子复合物直接提呈给后者引发移植排斥反应。直接识别过程中，受体同种反应性T细胞TCR所识别的复合结构（pMHC），主要是供者APCs表面的外来抗原肽-供体MHC分子或供体自身肽-供者MHC分子,三者（TCR-pMHC）的结合界面由TCR的CDR、MHC抗原肽结合槽的α螺旋及抗原肽组成。2.机制：①TCR识别具有简并性（degeneracy)，可是别结构相似或相同的pMHC（以某些抗原肽-供体MHC分子复合物可模拟抗原肽-受体MHC分子复合物的空间构象为前提）②TCR的CDR具有包容性（flexibility），可通过构象改变而识别不同pMHC。3.直接识别的机制在移植早期急性排斥反应中起重要作用。二）间接识别(indirectrecognition)

指供体移植物脱落的细胞或MHC抗原经受体APCs摄取取、加工、处理，以供体MHC来源的抗原肽-受者MHC分子复合物的形式提呈给受体T细胞，使其识别并活化。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。三、移植排斥反应的效应机制1.针对移植物的细胞免疫应答效应

T细胞介导的细胞免疫应答在移植排斥反应的效应机制中发挥关键作用。同种异体急性排斥反应中，T细胞亚群参与对移植物损伤的机制是：①受者CD4+Th1细胞通过分泌lL-2、TFNr、TNFa等炎性细胞因子，招募单核/巨噬细胞等炎症细胞，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；③Th17细胞可释放IL17，继而招募中性粒细胞，促进局部产生炎性因子、趋化因子如IL6、IL8和MCP1，并表达MMPs，介导炎症细胞浸润和组织破坏。2.针对移植物的体液免疫应答效应①移植抗原特异性CD4+Th2细胞被激活，可辅助B细胞活化并分化为浆细胞，进一步分泌针对同种异型抗原的特异性抗体。

②抗体可发挥调理、免疫粘附、ADCC和CDC（补体依赖的细胞毒作用）、补体激活等作用，通过固定补体、损伤血管内皮细胞、介导凝血、血小板聚集、溶解移植物细胞和释放促炎性介质等多种机制，参与排斥反应发生。一般而言，除超急性排斥反应外，抗体在急性移植排斥反应中不起重要作用。

3.参与移植排斥反应的固有免疫应答机制同种移植物首先引发固有免疫应答，导致移植物炎症反应及相应组织损伤，随后才发生特异性免疫排斥反应。同种器官移植术中许多因素可启动移植物非特异性损伤：①外科手术所致的机械性损伤。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循环经历缺血-再灌注，通过产生大量氧自由基而损伤组织细胞。上述作用的综合效应是诱导细胞应激，继发炎性“瀑布式”反应，导致移植物组织细胞发生炎症、损伤和死亡。

第二节移植排斥反应的类型移植术后，受体免疫系统识别移植物抗原并产生应答，移植物中免疫细胞也可识别受体组织抗原并产生应答，前者称为宿主抗移(hostversusgraftreaction,HVGR)，后者称为移植物抗宿主反应(graftversushostreaction,GVHR)。一、宿主抗移植物反应根据排斥反应发生的时间、强度、机制和病理表现.两分为超急性排斥、急性排斥和慢性排斥反应三类。一）超急性排斥反应(hyperacuterejection)指移植器官与受体血管接通后数分钟至24小时内发生的排斥反应。①见于反复输血、多次妊妊娠、长期血液透析或再次移植的个体。②该反应是由于受者体内预先存在抗供体组织抗原的天然抗体(多为IgM类)，包括抗供体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。③供体器官血流不畅或缺血时间过长，也可能导致超急性排斥反应发生。二）急性排斥反应(acuterejection)是同种异基因器官移植中最常见的一类排斥反应，一般在移植术后数天至2周左右出现，80%-90%发生于术后一个月内。细胞免疫应答在急性排斥反应中发挥主要作用，其机制为:①CD4+Thl细胞介导迟发型超敏反应.是主要的损伤机制。②CTL直接杀伤表达同种异型抗原的移植物细胞。③激活的巨噬细胞和NK细胞参与急性排斥反应的组织损伤。NormalGlomerulus三）慢性排斥反应(chronicrejection)发生于移植后数周、数月、甚至数年。1）免疫学机制血管慢性排斥(chronicvascularrejection,CVR)是其主要形式，表现为血管内皮细胞(VEC)制伤。其机制为:①CD4+T细胞通过间接途径识别VEC表面HLA抗原而被活化，并持续较长时间，其中Thl细胞可介导慢性迟发型起敏反应性炎症，Th2细胞可辅助B细胞产生抗体。AcuterejectionofheartallograftAnti-CD3PeroxidesStainofTcellsinMyocardium②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、血管壁雪炎性细胞浸润等病理改变。

肾移植物中的慢性排斥反应2）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、血流动力学改变、免疫抑制剂的毒副作用等。慢性排斥反应的机制迄今尚未完全阐明。二、移植物抗宿主反应1.GCVH是由移植物中抗原特异性淋巴细胞识别宿主组织抗原所致的排斥反应，发生后一般均难以逆转.不仅导致移植失败.还可能威胁受者生命。急性GVHD主要引起皮肤、肝脏和胃肠道等多器官上皮细胞坏死。2.CVHR发生与下列因素有关:①受体与供体间HLA型别不符。②移植物中含有足够数量的免疫细胞，尤其是成熟的T细胞。③移植受体处于免疫无能或免疫功能极度低下的状态(被抑制或免疫缺陷)。3.GVHR常见于骨髓移植后。此外胸腺、脾脏移植以及新生儿接受大最输血时也可能发生。CVHR的严重程度和发生率主要取决于供、受体间HLA型别配合程度，也与次要组织相容性抗原显著相关。4.GVHR中，骨髓移植物中成熟T细胞被宿主的异型组织相容性抗原〈包括主要与次要组织相容性抗原)激活，增殖分化为效应T细胞，并随血循环游走至受体全身，对宿主组织或器官发动免疫攻击。细胞因子网络失衡可能是造成GVHD组织损伤的重要机制。供体CD4+T细胞识别受体组织抗原，发生活化、增殖、分化，产生IL2、IFNr、TNFa等，导致供体T细胞进一步激活；过量细胞因子本身具有细胞毒作用，并可激活CTL、NK、巨噬细胞等，直接或间接杀伤受体靶细胞。

第三节移植排斥反应防治原则主要原则是严格选择供体、抑制受体免疫应答、诱导移植免疫耐受以及移植后免疫监测等。一、供者的选择1.红细胞血型检查2.检测受者血清中预存的细胞毒性抗HLA抗体3.HLA分型4.交叉配型二、移植物和受体的预处理1.移植物预处理：尽可能清除移植物中过路白细胞。2.受者预处理：术前给受体输注供者特异性血小饭;借助血浆置换术去除受体体内天然抗A或抗B凝集素;受体脾切除，免疫抑制疗法等。三、免痊抑制疗法1.免瘦抑制药物的应用1)化学类免疫抑制药:此类药物包括糖皮质激素、大环内酯类药物(如环孢素A、FK506、雷帕霉素)、环磷酷腊、FTY-720等。环抱菌素A(cyclosporinA,CsA)：目前临床上得到最广泛应用的一类免疫抑制药，其作用机制主要是:直接或间接抑制Th细胞产生淋巴因子(尤其是IL2)，并抑制活化的T细胞表达IL2受体。2)生物制刑:目前已用于临床的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单抗、抗IL-2Rα

链(CD25)单抗等。3)中草药类免疫抑制剂:某些中草药(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.清除预存抗体移植前进行血浆置换。3.其他免疲抑制方法：临床应用受体脾切除、放射线照射移植物或受体淋巴节、血浆置换和淋巴细胞置换等技术防治排斥反应。四、移植后的免疫监测临床上常用的免疫学检测指标包括: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、可溶性型HLA分子水平，细胞表面粘附分子、细胞因子受体表达水平等。第四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大剂量全身放射线辐照破坏免疫系统；进行同种异体骨髓移植。②建立混合嵌合体持续应用免疫抑制剂；多次输注供体骨髓细胞。2.应用供体抗原主动诱导移植耐受3.阻断共刺激通路诱导同种反应性T细胞失能应用CTLA-4/Ig,通过与CD80/CD86竞争性结合CD28，阻断CD20-D80/CD86共刺激信号通路；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Treg①Treg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表达共剌激分子或粘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。7.阻断效应细胞向移植物局部浸润。上述诱导同种异体移植耐受的策略，目前多处于实验研究阶段，离临床应用尚有相当距离。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区(immunologicallyprivilegedsite)，包括角膜、眼前房、软骨、脑、胎盘滋养层、某些内分泌腺等。免疫赦免区的形成机制可能为:①该部位(如角膜)缺少输入血管和淋巴特，故血循环中的淋巴细胞难以到达赦免区局部，亦不能接触移植物抗原，因此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。

④某些免疫触免区组织细胞高表达FasL,同种移植后即使受体免疫细胞(T细胞)

突破解剖学屏障而进入赦免区，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，能通过