第三节　移植免疫原理

一、移植免疫概述

（一）免疫系统的组成

免疫系统是生物体极为重要的疾病防御系统，主要由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成。免疫器官分为中枢免疫器官和外周免疫器官。人的中枢免疫器官主要包括胸腺和骨髓，外周免疫器官主要包括脾、淋巴结、扁桃体、阑尾以及黏膜相关淋巴组织、皮肤相关淋巴组织等。免疫细胞主要包括固有免疫细胞（自然杀伤细胞、巨噬细胞、树突状细胞等）与特异性免疫细胞（T细胞、B细胞）。免疫分子主要包括白细胞分化抗原、抗体（免疫球蛋白）、补体、细胞因子等。

（二）免疫系统功能

1.免疫防御（immune defense）

是针对外来病原体及其毒性产物所产生的免疫保护作用，帮助人体消灭外来细菌、病毒。该功能亢进会发生超敏反应或自身免疫性疾病，过于低下则会发生免疫缺陷病。

2.免疫稳态（immune homeostasis）

是免疫系统能识别人体组织出现的衰老、凋亡、坏死的细胞和免疫复合物，并把它们从体内清除，免疫应答后形成的效应细胞也以凋亡的形式被清除，从而维持人体内环境稳态的过程。该功能异常时会发生自身免疫病。

3.免疫监视（immune surveillance）

是免疫系统具有及时识别、杀伤并清除染色体畸变、基因突变的细胞，防止细胞发生癌变的功能。该功能低下时会发生持续性感染或形成恶性肿瘤。

（三）免疫应答类型及特点

免疫应答是指人体受抗原刺激后，抗原特异性淋巴细胞对抗原的识别、活化、增殖、分化、凋亡、记忆等一系列生物学效应的全过程。免疫应答的最基本生物学特征是区别自我与非我，清除非我的抗原性物质，以保护人体免受抗原的侵袭。其实质是淋巴细胞识别特异性抗原，并在多因素调控下产生高效特异的多细胞生理过程。其突出特点是特异性和记忆性。

根据免疫应答起源不同通常分为由T淋巴细胞介导的细胞免疫应答（cellular immune response）和由B淋巴细胞介导的体液免疫应答（humoral immune response）。为便于理解，一般人为地将免疫应答产生过程分为三个阶段，即感应阶段（induction phase）、增殖和分化阶段（proliferation and differentiation phase）以及效应阶段（effector phase）。

（四）移植免疫相关概念

组织相容性（histocompatibility）是指供者与受者间器官或组织移植时相互兼容的程度。1937年Gorer发现将近交系小鼠的肿瘤移植到同系小鼠体内会导致排斥，由于其中小鼠的Ⅱ型红细胞血型抗原激发迅速而强烈的移植排斥反应，因此Gorer把这种分子命名为“antigen Ⅱ”。随后，Snell等采用同类系小鼠把编码antigen Ⅱ的基因定位于小鼠17号染色体上，命名为H-2基因，H-2基因编码的分子称为H-2抗原。由于H-2复合体编码的分子在移植排斥中起关键作用，故将H-2系统称为主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC），其编码产物为主要组织相容性抗原（major histocompatibility antigen）。Dausset等在人体中采用多产妇的血清结合家系进行研究，发现人类的MHC，即人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）系统定位于人类6号染色体上，也是由多个紧密连锁的基因座构成，分为Ⅰ类抗原和Ⅱ类抗原，Ⅰ类抗原表达在所有有核细胞表面，Ⅱ类抗原只表达在抗原提呈细胞（antigen presenting cell，APC）表面。

排斥反应（rejection）是人体通过特异性免疫应答对移植物（异体细胞、组织或器官）破坏、清除的过程。一般指移植术后，受者的免疫系统识别供者HLA并产生应答，通过效应细胞及细胞因子对移植物产生破坏作用。排斥反应主要发生在同种异体以及异种移植中，一般同基因供受者之间移植不会发生排斥反应。

免疫耐受（immune tolerance）是指免疫系统中的免疫活性细胞接触抗原后所表现的一种抗原特异性无应答状态，是一种受多因素、多机制调控的免疫状态，表现为移植物的长期存活但对其他抗原有正常的免疫应答。

二、移植抗原

（一）主要组织相容性抗原

人体内与排斥反应有关的移植抗原多达20种，其中能引起强烈而快速的排斥反应的是主要组织相容性抗原，具有超强的多态性及个体特异性，由MHC编码。在同种移植中，免疫排斥涉及MHC的多态性，而在异种移植中则涉及多基因性。

在人类中，HLA可以分为三大类：HLA-Ⅰ类抗原（HLA-A、HLA-B、HLA-C）、HLA-Ⅱ类抗原（HLADP、HLA-DQ、HLA-DR）及HLA-Ⅲ类抗原。除同卵双生子外，个体间HLA型别完全相同的可能性极小，这为同种之间器官移植寻求配型合适的供者带来很大的困难。供受者间HLA型别的差异是导致免疫排斥的根本原因。

目前研究已经证实，控制人体免疫应答调节功能的基因也存在于MHC内。因此，MHC不仅与移植排斥反应有关，也参与免疫应答的诱导与调节。

（二）次要组织相容性抗原

次要组织相容性抗原（minor Histocompatibility antigen，mH antigen）是指能引起较弱排斥反应的移植抗原，主要分布于人体组织细胞表面。由于次要组织相容性抗原的存在，即使是在HLA完全相同的供、受者之间进行移植，仍可发生不同程度的排斥反应。因此临床移植（尤其是造血干细胞移植）应在HLA型别相配的基础上兼顾次要组织相容性抗原。

次要组织相容性抗原诱导的急性排斥反应主要特点有：①次要组织相容性抗原以MHC限制方式被细胞毒性T细胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）及辅助性T细胞（helper T cell，Th细胞）识别；②不同类型的次要组织相容性抗原能够被不同类型的MHC分子提呈；③不同次要组织相容性抗原分子结构不同，其与特定的MHC分子结合的能力不同；④单个的次要组织相容性抗原不相容有时也可引起类似于MHC抗原错配所致的急性排斥反应。

（三）ABO血型抗原

ABO血型抗原是最重要的红细胞抗原系统，涉及的抗原有三种：H、A和B。根据人类红细胞表面所含有的A、B抗原的不同，人类血型分为A、B、AB和O四种血型。A型和B型红细胞分别有A抗原和B抗原，AB型红细胞有A、B两种抗原，O型红细胞不含A、B抗原。人血清中不含与本人血清抗原相应的抗体，即A血型人血清中含有抗B抗体，B血型人血清中含有抗A抗体。在器官移植的过程中，带有血型抗原的红细胞一旦进入血型不相容的受者体内，受者体内的抗体即可与之结合，通过激活补体系统而引起血管内皮细胞损伤、血管内凝血，导致超急性排斥反应。

（四）组织特异性抗原

组织特异性抗原指特异性表达于某一器官、组织或细胞表面的抗原。器官特异性细胞的生物学功能及特征的不同决定了组织特异性抗原的存在。不同组织器官细胞表面的抗原分子的种类、数量以及结构都有别于其他组织细胞，这导致了不同组织器官细胞的抗原性不同，在移植免疫中所引起的免疫排斥的强弱程度以及持续时间都有差异，同时组织特异性抗原的存在也是对不同种类生物学特性的细胞进行分选的免疫学依据。

由于组织特异性抗原的存在，在同种异体组织器官移植中，不同种组织器官发生免疫排斥反应的强弱程度也不同，发生反应的强弱顺序：皮肤>肾脏>心脏>胰腺>肝脏。

三、免疫应答的基本原理

（一）抗原提呈细胞与抗原加工

1.抗原提呈细胞

抗原提呈细胞（antigen presenting cell，APC）是指能摄取和加工抗原，并将抗原信息提呈给T细胞的细胞。抗原提呈细胞主要分为三类，专职APC、非专职APC和表达MHCⅠ类分子的靶细胞。

（1）专职APC：

专职APC包括DC、单核/巨噬细胞和B淋巴细胞，其共同特点是表达MHC Ⅱ类分子和其他参与诱导T细胞活化的共刺激分子，能主动摄取、加工和提呈抗原。其中，在1973年由美国科学家Steinman首先发现的DC是目前所知抗原提呈功能最强的APC，能够通过胞吞作用捕获抗原同时激活初始T细胞（naïve T cell），是特异性免疫应答的始动者。

未成熟的DC具有很强的摄取、处理和加工抗原能力，但其抗原提呈能力很弱。在微环境炎性因子TNF-α、白介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）和抗原物质刺激下，DC逐步成熟，并通过输出淋巴管和血液循环进入局部淋巴结。在迁移过程中逐渐成熟，其摄取和加工抗原的能力减弱，而抗原提呈的能力则逐渐增强，表现为协同刺激分子CD80、CD86、CD40、CCR7、MHC Ⅱ表达水平增高、产生IL-1β等细胞因子。因此，DC体内迁移是其分化成熟和实现抗原提呈功能所必需的过程。

（2）非专职APC：

非专职APC只能在炎症因素的刺激或细胞因子的作用下才能被诱导表达MHC Ⅱ类分子和共刺激分子，它们摄取、加工抗原和提呈抗原信息的能力较专职性APC弱。非专职性APC主要包括内皮细胞、成纤维细胞、上皮间皮细胞和嗜酸性粒细胞等。非专职性APC加工和提呈抗原可能参与炎症反应和某些自身免疫病的发生发展。

2.抗原加工、提呈

抗原加工（antigen processing）是指APC摄取抗原后，在细胞内降解抗原并将其加工成抗原多肽片段，再以MHC-抗原肽复合物的形式表达于细胞表面的过程。抗原提呈（antigen presentation）是指APC通过与T细胞接触，其MHC-抗原肽复合物被T细胞的T细胞受体（T cell receptor，TCR）识别，从而将抗原信息传递给T细胞，诱导T细胞活化增殖的过程。

APC表达的MHC Ⅱ类分子和MHC- Ⅰ类分子是抗原多肽的载体，分别提呈外源性抗原和内源性抗原。APC摄取、加工和提呈抗原也主要有两条途径，包括MHC Ⅱ类途径和MHC Ⅰ类途径（图2-3-1）。在某些条件下，两条途径可以交叉，称为交叉提呈（cross presentation）。

（1）MHC Ⅱ类途径提呈外源性抗原：

MHC Ⅱ类分子提呈的抗原是可被吞噬细胞吞噬的细菌、细胞、可溶性蛋白等，后续通过内体/溶酶体腔室这一途径，被酶降解成多肽前体。MHC Ⅱ类分子在内质网组装成α、β异二聚体后，就与第三条链——恒定链（Ii链）结合。Ii链为非多态性Ⅱ型跨膜蛋白，含有一个信号肽，可单独穿越内质网，但当与α、β二聚体结合后，能更有效地转运出内质网。Ii分子离开内质网到达反面高尔基网（trans-Golgi network，TGN），再通过Ii链细胞质尾端的靶向信号肽进入内体/溶酶体腔室内，Ii链在这里被蛋白水解酶降解；MHC分子与腔室内的多肽前体相互结合，形成稳定的MHC Ⅱ类分子/多肽复合物，然后MHC/多肽复合物从内质体/溶酶体中转运出来，并到达细胞表面（图2-3-1）。这类抗原提呈方式通常活化CD4+T细胞。

（2）MHC Ⅰ类途径提呈内源性抗原：

MHC Ⅰ类分子提呈的抗原是细胞内源性多肽，往往来自由细胞内编码合成的蛋白产物，在细胞质中经过蛋白水解酶的作用，裂解成小片段或多肽前体蛋白。MHC基因编码的低分子量多肽（low molecular weight polypeptide，LMP），对细胞质中的抗原具有一定的特异性水解酶活性并能将多肽片段运载至内质网膜。MHC Ⅰ类分子与多肽的组装在内质网中进行。这个组装过程受转运分子的影响，转运分子能将胞质里的抗原多肽转运至内质网。ATP结合蛋白基因家族的成员——抗原加工相关转运体（transporter associated with antigen processing，TAP）就是一种具有转运多肽功能的分子。多肽片段和TAP“孔样”结构细胞质端的结合位点相互作用，依靠TAP中ATP的水解引起TAP二聚体构型改变，导致TAP对应的多肽结合位点暴露和随后在内质网腔内多肽的释放。热激蛋白（heat shock protein，HSP）70、HSP90和糖蛋白96（gp96）也参与对多肽前体的进一步修饰，使之成为顺序、长度适合的多肽。内质网内，当MHC Ⅰ类分子与适当的多肽结合后，重链、β2-MG和多肽组成三聚体，并且自内质网中释放出来，再穿过高尔基体和TGN，到达细胞表面表达（图2-3-1）。这类抗原提呈方式通常活化CD8+T细胞。

（二）T细胞识别移植抗原的途径

1.直接识别

直接识别（direct recognition）指在免疫排斥的过程中，受者体内的反应性T细胞TCR特异性识别供者APC表面提呈的同种异型MHC-抗原肽复合物（pMHC），并被激活产生免疫应答，而无须经受者APC处理供者抗原（图2-3-2）。

直接识别的机制：移植物的组织细胞一般表达MHC Ⅰ类分子，可以被受者的T淋巴细胞识别。但部分移植物中残留的供者白细胞（即过路白细胞，passenger leukocyte）表面表达的MHC Ⅱ类分子抗原肽复合物也可以激活受者体内的T淋巴细胞，移植物血管与受者血管接通后，受者T细胞可进入移植物中，移植物内的供者过路白细胞也可进入受者血液循环或局部引流淋巴组织与受者T细胞接触，前者直接将同种异体抗原提呈给后者，激活T淋巴细胞，导致排斥反应的发生。因此直接识别在急性排斥反应早期起重要作用。

2.间接识别

间接识别（indirect recognition）指供者移植物的pMHC经受者APC加工和处理后，以受者MHC分子-供者抗原肽复合物的形式提呈给受者T细胞，使之活化，并触发免疫排斥反应发生的抗原识别过程（图2-3-2）。

间接识别的机制：供者的同种异基因抗原从移植物的细胞上脱落后，被受者APC摄取、加工和处理，并以受者APC表面MHC分子以MHC-抗原肽复合物的形式提呈给受者的T淋巴细胞，受者T淋巴细胞的TCR特异性识别由受者APC所提呈的同种异型pMHC，从而启动受者CD4+T淋巴细胞的活化与增殖，导致排斥反应的发生。在急性排斥反应中晚期和慢性排斥反应中，间接识别机制起更为重要的作用。

3.半直接识别

半直接识别（semi-direct recognition）是指供者移植物MHC分子及抗原以整体形式或以胞外体（又称外泌体）的形式转移到受者APC，并通过受者APC提呈给受者同种异体反应性T细胞，使之活化（图2-3-2）。

半直接识别的机制：受者APC表面表达同种异型抗原肽-MHC的机制为：①供者APC通过细胞间直接接触，将其完整的细胞膜（包括供者的同种异型MHC）转移给受者APC，转移到受者的供者MHC分子被CD8+T细胞直接识别；②供者APC所释放的分泌小体（含MHC分子）与受者APC胞膜融合，使后者获得完整的同种异型MHC分子。目前认为，半直接识别可能在移植排斥早期和中晚期均发挥作用。

（三）T淋巴细胞的激活与分化

T淋巴细胞通过TCR识别MHC-抗原肽复合物，导致T细胞的激活、增殖与分化，在整个过程中受多种信号的激活和调节，根据阶段不同可以分为：①第一信号，抗原识别；②第二信号，激活信号；③第三信号，增殖信号（图2-3-3）。

1.T淋巴细胞激活的第一信号

T细胞抗原识别信号主要由TCR/CD3复合体传递。当T细胞的TCR与特异性的MHC-抗原肽复合物结合时，细胞膜表面的TCR及其他参与T细胞激活的跨膜分子，如CD3、CD4或CD8、CD45等相互聚拢成簇，使与之相连的非受体型蛋白酪氨酸激酶（protein tyrosine kinase，PTK）磷酸化而激活，被激活的PTK迅速作用于CD3分子胞质段的免疫受体酪氨酸激活模体（immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM），使ITAM磷酸化。磷酸化的ITAM迅速募集ZAP-70与信号复合物（如PLC-γ、VAV、ItK、PI3K）于LAT及SLP-76处。这些信号复合物作用于磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol 4，5-bisphosphate，PtdInsP2）以产生活性中间产物，如DAG、IP3、PDP3，通过下游PKC/NF-κB、Ras/MAPK/AP-1、钙离子/钙依赖磷酸酶/NFAT三条主要通路激活T细胞效应及增殖功能。第一信号决定T细胞应答的抗原特异性。

2.T淋巴细胞激活的第二信号

通常T细胞激活的第二信号主要是B7-CD28信号，主要向T细胞内传递正向的活化信号。当T细胞表面的TCR/CD3与APC表面的MHC-抗原肽复合物结合时，激活了PTK。活化的PTK同时促进了APC表面的B7分子与T细胞表面的CD28分子的结合，B7-CD28可以启动T细胞活化的第二信号，促进T细胞的激活与增殖。在T细胞活化的同时还表达CTLA-4分子，CTLA-4也可以与APC表面的B7结合，然而B7/CTLA-4可以传递针对T细胞活化的负调控信号，抑制T细胞的活化，对T细胞的活化具有负反馈作用，PD-1也能起到类似的作用。因此，T细胞的活化实际上是正向激活信号与负向抑制信号综合作用的结果，既促进了T细胞的激活，同时又防止了T细胞的过度激活。

3.T淋巴细胞激活的第三信号

IL-2主要由活化的CD4+Th1细胞产生，具有广泛生物活性，可促进Th0细胞和CTL的增殖，故为调控免疫应答的重要因子。T细胞在接受第一和第二信号的刺激后，可于1～2小时内开始分泌IL-2并同时表达IL-2受体。IL-2通过这种自分泌形式促进激活的T细胞大量增殖。其后，分泌IL-3、IL-4、IL-5和γ干扰素（interferon-γ，IFN-γ）等其他细胞因子，3～5天后，编码颗粒酶、穿孔素和趋化因子的基因开始转录。

（四）B淋巴细胞的激活与分化

B细胞的激活与抗体的产生介导了特异性体液免疫应答。初始B细胞在遇到抗原时，表面的B细胞受体（B cell receptor，BCR）可以识别并与抗原结合，启动B细胞的激活、增殖并经过生发中心反应分化成浆细胞和记忆性B细胞。浆细胞可以产生针对抗原的特异性抗体，对相应抗原进行清除。当相同抗原再次进入人体时，记忆性B细胞可以迅速被激活，增殖分化为浆细胞并产生大量抗体，对抗原进行清除。刺激B细胞激活的抗原根据是否需要Th细胞参与，可分为T细胞依赖性抗原（T-dependent antigen，TD-Ag）和非T细胞依赖性抗原（T-independent antigen，TI-Ag）。TD-Ag同时含有T细胞表位和B细胞表位，TI-Ag只含有B细胞表位。

1.B淋巴细胞激活的第一信号

B细胞通过BCR可以直接识别抗原表位，并通过多种辅助分子促进信号转导，包括BCR-Igα/Igβ、CD21、CD19及CD81等辅助分子。TI-Ag可以直接作用于B细胞，引起大量相关辅助分子的聚集，直接导致B细胞激活。而TD-Ag聚集相关辅助分子的能力较弱，需要借助Th细胞的辅助才能提供足够的信号促进B细胞激活。BCR及辅助分子聚合后将信号转导至细胞内，主要是通过三个信号转导途径：磷脂酰肌醇途径，RTK-Ras-MAPK途径以及磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）途径。

2.B淋巴细胞激活的第二信号

BCR和辅助分子交联抗原以后启动B细胞活化的第一信号。与T细胞的活化一样，B细胞的活化也需要第二信号，缺乏第二信号，B细胞将进入失能状态。而促进B细胞活化的第二信号往往由Th细胞提供。T、B细胞的相互作用，既激活了Th细胞，同时也为B细胞的激活提供了第二信号如CD40L（CD154）和IL-4。

四、移植排斥反应

在器官移植中，根据发生机制不同，排斥反应可分为两种基本类型：宿主抗移植物反应（host versus graft reaction，HVGR）也就是通常讲的排斥反应，以及移植物抗宿主反应（graft versus-host reaction，GVHR）。根据排斥反应发生的时间、速度、病理表现和临床表现，排斥反应又可分为超急性排斥反应、急性排斥反应和慢性排斥反应。GVHR可分为急性GVHR和慢性GVHR。不同类型排斥反应在同一个体中可同时存在，排斥反应的发生往往是多种反应的综合表现。

（一）超急性排斥反应

超急性排斥反应为发生在移植物与受者血管接通后数分钟到数小时内由抗体介导的不可逆性体液免疫反应，也可见于移植24小时以后，但通常发生于48小时内。超急性排斥反应发生的主要原因是受者体内存在抗供者组织抗原的抗体。抗体结合在移植物内皮，开启了补体介导的细胞溶解、内皮损伤、凝血级联反应，导致快速的移植血管血栓及失功能，主要临床表现为：坏死性血管炎，移植物颜色由正常逐渐变为暗红、青紫，体积变大，质地变软，功能逐渐丧失，同时患者伴有高热、寒战、移植区剧烈疼痛等症状。超急性排斥反应的发生常见于下列情况：①ABO血型不符；②有多次妊娠、反复输血、血液透析或再次移植等病史的受者，体内存在抗HLA抗体；③移植物保存或处理不当等其他原因。术前确切的ABO及Rh血型检查和交叉配型试验，往往可以避免超急性排斥反应的发生。

（二）急性排斥反应

急性排斥反应是最常见的排斥反应类型，一般在移植后数天到几个月内发生，术后3个月强度逐渐减弱，但术后1年内常反复出现。临床表现为：突发的寒战、高热，移植物肿胀、功能减退、局部胀痛；病理特点是移植物实质和小血管壁以单个核细胞为主的细胞浸润、间质水肿与血管损害，后期在大动脉壁上有急性纤维素样炎症。目前研究表明，细胞免疫及体液免疫均参与急性排斥反应。

1.急性细胞免疫排斥反应

同种异体急性排斥反应中，CD4+Th1细胞是主要的效应细胞，其机制为：受者CD4+Th细胞通过直接、间接或半直接识别移植抗原并被激活。活化的Th1细胞释放IFN-γ、IL-2等多种炎性细胞因子，诱导移植物细胞及受体单核细胞上调CXCL9、CXCL10、CXCL11及CCL5，从而募集更多炎症细胞，引发迟发型超敏反应性，造成移植物组织损伤。移植物局部出现以单个核细胞（主要是Th1细胞和巨噬细胞）为主的细胞浸润，虽然仅有一小部分T细胞是抗原特异性的。此外，CD8+CTL在移植物损伤中也发挥重要作用。

2.急性体液免疫排斥反应

近年越来越多的研究显示，体液免疫在急性排斥反应中也发挥了重要的作用。体液免疫排斥反应中，T细胞依赖性B细胞反应有助于长期存活的浆细胞和记忆性B细胞产生，进一步有助于维持供者特异性抗体（donor specific antibody，DSA）滴度。因为记忆性B细胞的存在，曾经致敏过的受体再次接触相同抗原能迅速产生供者特异性抗体。但临床急性体液排斥反应的诊断需要借助活检与急性细胞排斥反应相鉴别。活检中最为有力的证据是在移植物活检中发现补体C4d的沉积。肾移植急性排斥反应时，C4d主要沉积在肾小管周围毛细血管，伴有供者特异性抗体阳性，包括抗MHC Ⅰ、Ⅱ型抗体、ABO血型抗体和抗内皮细胞抗原抗体等。

（三）慢性排斥反应

慢性排斥反应多发生于移植6～12个月后，有时是数年以后，病程进展缓慢，常呈隐匿性，表现为移植物功能进行性丧失。病理变化主要特征为增生，表现为移植物持续性血管周围炎症反应，广泛的中心性动脉硬化，间质纤维化。进行性慢性排斥反应使约50%的移植物在1年内完全丧失功能，直接降低移植物长期生存率。免疫抑制剂及其使用方案的改进和外科技术的发展已使移植物短期生存率明显提高，慢性排斥反应则已经成为移植物长期存活的主要障碍。

多数研究认为，HLA不合程度与慢性排斥反应的发生有明显的相关性。临床研究发现，HLA完全匹配受者长期生存率高，且活检时未发现慢性排斥的任何征象。细胞免疫和体液免疫均能参与慢性排斥的损伤。近年有研究显示，肾小管上皮中的T细胞在急性排斥反应时聚集到肾小管，能激活成纤维细胞，穿过基底膜，在肾间质产生纤维病灶导致纤维化样病理改变。另外，许多研究在肾小管周围毛细血管基底膜发现有C4d的沉积，可能后续通过补体或NK细胞等介导的细胞毒作用导致血管内皮的损伤，中性粒细胞、单核细胞、血小板等多种细胞都趋向于、黏附于血管内皮损伤部位。内皮细胞在IL-1、TNF等细胞因子作用下释放血小板活化因子（platelet activating factor，PAF），进一步促进血小板聚集活化。受损内皮被一层血小板和纤维蛋白所覆盖，以后逐渐被增生的内皮细胞所替代。最后造成血管增生性损伤，导致血管和间质纤维化等慢性排斥反应样改变。

除以上提到的免疫学因素外，非免疫学因素，如IRI、药物毒性、器官特异性、供受者年龄、高血压、高血脂、原发病等都能影响慢性排斥反应，其中IRI是难以避免而又重要的一环。

（四）移植物抗宿主反应

GVHR多发生于同种骨髓移植者，也可见于肝、脾、胸腺和小肠等富含淋巴细胞的器官组织移植中，对于免疫缺陷者或大量使用免疫抑制剂的个体接受大量输血时也可能发生。此时患者的免疫状态极度低下，而移植物中丰富的免疫活性细胞则将受者细胞视为非己抗原，对受者全身的器官或组织产生攻击，导致宿主器官损伤的免疫反应。

根据发生的时间和病理改变，GVHR也可以分为急性GVHR与慢性GVHR。①急性GVHR多见，最早发生于移植后1周，常见于3～4周，一般发生于移植后3个月内。皮肤、胃肠道、肝脏等器官容易受累。临床表现主要为：患者出现肝大、脾大、高热、皮疹、腹泻及肝功能下降等症状。本型病程可逆，但病死率较高，迁延不愈可转化为慢性GVHR。②慢性GVHR多见于移植3个月后，常由急性型转来，主要表现为患者全身消瘦，多个器官损害，以皮肤和黏膜变化最突出，受损器官功能进行性下降，器官萎缩和纤维化，患者往往死于因严重感染或恶病质。GVHR以预防为主，合理的免疫抑制剂使用可以阻止其发生与发展。

五、移植免疫耐受

免疫耐受（immune tolerance）是人体免疫系统接触同种异体反应性抗原后所产生的针对该抗原的特异性免疫无应答或低应答状态，是由一种抗原刺激物所引发的另一类没有破坏行为的免疫反应，具有以下特点：产生免疫耐受的人体为免疫系统发育成熟的个体，有正常的免疫能力，而非处于免疫缺陷或免疫抑制状态；免疫耐受是一种获得性、功能性、处于活性状态下的免疫学状态，而不是先天遗传获得的；免疫耐受既可天然产生，又可通过干预诱导产生；免疫耐受的对象必须是与受者基因库不相匹配的供者源；免疫耐受仅针对特定耐受原，具有高度特异性，已产生特异性免疫耐受的人体仍保持对其他种类抗原，尤其对病原体的反应性，这不同于在免疫抑制状态下的不排斥现象；当免疫耐受形成后，诱导方式或干预措施可以永久中止，而免疫耐受状态可以继续稳定地维持。

（一）免疫耐受的分类及特性

免疫耐受可根据其产生时间进行分类，在免疫系统发育成熟前如胚胎期接触某种抗原，出生后当再次遇到相同抗原时，表现为对该抗原的特异性无反应性，称为先天性免疫耐受，如人体对自身组织抗原的耐受。在出生后或免疫系统发育成熟后，通过改变抗原性状、剂量或免疫途径等诱导产生的免疫耐受，称为后天免疫耐受。先天免疫耐受可天然形成，也可人工诱生，而后天免疫耐受则多为病原感染或人工诱导。

根据免疫耐受形成时期的不同，可将免疫耐受分为中枢耐受及外周耐受。中枢耐受发生在中枢免疫器官，是指在胚胎期及出生后T、B细胞发育过程中（T、B细胞未成熟时）遇到自身抗原所形成的耐受；外周耐受则发生在外周淋巴器官，是指成熟的T、B细胞遇到自身（内源性）或非己（外源性）抗原所形成的耐受。

（二）中枢性免疫耐受机制

免疫系统基本特点是区别自我与非我。免疫系统发展出不同的选择机制来去除自我反应性淋巴细胞，通过删除不合适的自我识别来保护自我。这个选择的过程叫中枢耐受。

1.中枢性T细胞耐受

Burnet于1957年在细胞克隆选择学说中首次提出克隆清除（clonal deletion）的概念。胚胎期的T细胞由于基因重排，形成无数具有不同特异性的细胞克隆，每个克隆均表达特异性抗原识别受体，可与相应抗原表位发生反应，但胚胎期和新生儿期个体的淋巴细胞尚未发育成熟，此时接触抗原则相应的克隆即通过阴性选择而发生凋亡。在胚胎发育阶段，免疫系统主要接受自身抗原刺激，导致自身反应性淋巴细胞克隆在早期即被淘汰，故发育成熟的免疫系统因缺乏该特异性淋巴细胞克隆，不会对自身抗原产生应答，导致对自身抗原的终生耐受。

2.中枢性B细胞耐受

祖B细胞在骨髓中经历随机的V（D）J受体基因重排，形成了大量BCR表位。实际上，有45%左右的B细胞并没有进行成功的重排，这部分前B细胞在这段时间死亡。不成熟的B细胞拥有强自身反应性的BCR，可能通过克隆清除机制清除。部分自身反应性B细胞在克隆清除机制后虽然没有发生凋亡，但可重新启动免疫球蛋白基因重排，产生具有新BCR的B细胞克隆，不再对自身抗原产生应答，称为受体编辑。受体编辑虽然可以改变BCR特异性，但并不能删除早先已经产生的自身反应性重链或轻链基因，只是使得这些基因沉默。

（三）外周免疫耐受机制

大多数主要的自身反应性淋巴细胞通过中枢耐受机制可以清除，但是部分自身反应性细胞与MHC-抗原肽分子复合物亲和力过低，而逃避阴性选择，进入外周循环。有些自身抗原在胸腺中没有表达，故不能诱导未成熟淋巴细胞的清除，这些细胞可能通过外周耐受机制在外周免疫器官被清除或使其丧失功能。

1.外周性T细胞耐受

在胸腺中，与外周抗原结合能力强的T细胞可能出现程序性死亡。而更多的自身反应性T细胞可能因为缺乏共刺激分子，或者是T细胞高表达酪氨酸磷酸酶（SHP-1）、胱天蛋白酶（caspase）3等传导负调控信号，使转录因子不能启动相应基因的表达，出现自身反应性T细胞失能。出现感染、炎症、组织损伤的情况下，T细胞可能出现暂时性激活，但因为失能情况的出现，这部分短暂激活的T细胞会出现死亡，这种现象被称为激活诱导的细胞死亡。

除T细胞失能情况外，人体可能存在针对自身反应性T细胞激活的负反馈调节细胞，如表达CD4+CD25+Foxp3+的调节性T细胞（Regulatory T cell，Tr cell）。外周初始CD4+T细胞在适当诱导条件下也可诱导分化成调节性T细胞（iTr cell）。此外，T细胞分泌的抑制性细胞因子及生长因子如转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、IL-10、均可抑制自身反应性淋巴细胞激活和扩增，从而维持免疫耐受。除Tr细胞外，还有CD4+IL-10+的Tr1细胞，TGF-β+的Th3细胞，CD4-CD8-双阴性T细胞，CD8+CD28-T细胞，这种调节机制称为抑制性调节机制。

2.外周性B细胞耐受

在骨髓中逃离克隆清除和受体编辑的B细胞在外周可能通过克隆清除，B细胞失能或免疫忽视进一步耐受。外周能够和自身抗原强烈结合的B细胞会通过凋亡或者克隆清除的机制被清除。强反应性B细胞遇到大量可溶性抗原时会因为BCR信号脱敏出现失能，有文献报道可能与细胞表面CD5分子的高表达相关，在缺少T细胞帮助的情况下也可能出现信号转导障碍导致失能。而弱反应性的B细胞因为与抗原的弱亲和力结合来产生免疫耐受。外周也存在除T细胞外的其他多种类型的免疫调节细胞，如调节性B细胞、调节性DC、髓源性抑制细胞等，它们也可能在外周免疫耐受维持中起一定作用。

（四）免疫耐受的诱导

1.控制效应细胞

控制效应细胞是抑制排斥反应发生的关键环节。大多数免疫抑制剂能非特异性地抑制效应细胞的活化与增殖。钙调磷酸酶抑制剂（calcineurin inhibitor，CNI），如他克莫司（tacrolimus，FK506）及环孢素，能够和他克莫司结合蛋白相结合，抑制钙依赖磷酸酶-钙调蛋白通路以及与T细胞活化有关的下游转录因子。但CNI抑制了效应性T细胞的活化和增殖的同时也阻断了TCR信号依赖性的耐受通路，如失能、活化诱导的细胞死亡以及Tr细胞的诱导。西罗莫司通过阻止细胞增殖分化关键蛋白哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）的激活控制效应性细胞产生。临床前研究中，西罗莫司能够减少效应性记忆细胞产生的同时能够维持Tr细胞的比例，促进效应性T细胞/调节性T细胞平衡。

目前器官移植领域仍然使用抗细胞增殖类药物，如硫唑嘌呤、吗替麦考酚酯，能够抑制次黄嘌呤核苷酸的合成，从而阻断DNA的合成，引起效应性细胞死亡。抗细胞增殖药物的主要作用是阻滞效应细胞S晚期或G2早期的发展，降低细胞增殖的速度，在抑制细胞免疫作用程度较抑制体液免疫的作用程度强。

用胸腺细胞免疫动物制备的抗淋巴细胞球蛋白是最常见的多克隆抗淋巴细胞抗体，其主要适应证为急性排斥反应的冲击治疗，常规免疫抑制方法开始前的诱导治疗，作为三联常规用药方案的辅助和骨髓移植物抗宿主病（graft versus host disease，GVHD）的预防和治疗。单克隆淋巴细胞抗体，如抗人T细胞CD3鼠单抗（mouse monoclonal antibody against human CD3 antigen of T lymphocyte，OKT3），这类CD3单克隆抗体可以作用于全部的成熟T淋巴细胞，通过杀伤全部T淋巴细胞达到抗排斥目的。巴利昔单抗等IL-2R拮抗剂可以选择性作用于表达IL-2R的效应细胞而不影响其他淋巴细胞的性质是它作为特异性免疫抑制剂的巨大优势。

2.免疫调节机制

与克隆清除机制不同，免疫调节是一种更加主动去干预的免疫耐受诱导方式。其中，最为重要的干预细胞靶点就是CD4+Foxp3+的调节性T细胞。Tr在维持自身耐受过程中的作用最开始是从胸腺切除的新生小鼠中观察到的，这种小鼠成年后会发生自身免疫性疾病，但过继转移正常小鼠的CD4+T细胞则可以逆转这种表型。而且，scurfy鼠和缺乏Foxp3基因的人都会出现严重自身免疫病和过敏后遗症。Tr细胞占据外周血CD4+T细胞的5%～10%，自然Tr细胞是在胸腺成熟的，而诱导性Tr是由传统的效应性T细胞转化形成的。它通过分泌TGF-β、IL-10及IL-35发挥调节功能，同时能够通过抑制效应性细胞因子分泌，下调共刺激分子，抑制增殖起相关作用。一旦激活后，Tr细胞可以非抗原特异性地抑制效应性T细胞功能。文献报道通过IL-2及IL-15改变Treg/Teff比例及体外运用染色质修饰化合物产生诱导Tr细胞都是未来成功建立免疫耐受的细胞治疗措施。

3.阻断协同刺激通路

在器官移植排斥反应中，B7/CD28是介导APC激活T淋巴细胞的重要途径。CTLA-4Ig是一种融合蛋白，利用CTLA4与B7亲和力高的特点，封闭APC上的B7，达到阻断B7与CD28/CTLA4结合的目的。在多种动物模型上，CTLA-4Ig均能延长移植物存活，但往往会发生慢性排斥反应。内在机制可能在于新发现的其他共刺激信号，如ICOS、OX40、4-1BB等也参与了排斥反应，其他细胞群体如巨噬细胞在移植物血管病变的发生发展中也起到重要的作用。

另外一对引起广泛关注的协同刺激分子是CD40/CD40L分子，目前在非人灵长类模型已经试用过几种不同的抗CD40L单克隆抗体，如hu5C8，H106，IDEC-131及ABI793等，效果无明显差异。单用以上任一种抗CD40L单克隆抗体都可以显著延长非人灵长类肾、心及胰岛同种移植物的存活，但还不能阻止同种抗体的产生，绝大多数移植物都会最终发生排斥反应。而在人体内，抗CD40L单抗在非人灵长类也可以导致血栓形成，可能与CD40L在血小板上表达有关。

4.诱导混合嵌合体形成

在器官移植时加上清髓治疗及骨髓移植，能形成混合或完全的嵌合体，移植器官就容易产生耐受现象。然而，受者骨髓完全清除及其后的骨髓移植发生严重并发症甚至死亡的概率较高。通过非清髓性的造血细胞移植建立混合嵌合体，继而诱导耐受的策略成为近年来移植耐受的重点研究方向。2008年Kawai等对于HLA半错配的肾移植供受者，让受者术前使用了抗CD20单抗、抗CD2单抗、环磷酰胺以及胸腺照射灯等，术后使用甲泼尼龙10天，环孢素使用9个月后逐步停用，1例在联合移植两周后因急性体液排斥反应造成移植肾失功，其余4例在5年随访中肾功能完全正常，体外免疫学实验证实这4例受者的淋巴细胞产生了供者特异性无反应。该研究首次在HLA不相容供受者实体器官移植中成功诱导了耐受。

虽然动物实验开发出了许多诱导免疫耐受的方法，但要达到临床器官移植耐受任重而道远。真正的免疫耐受需要让同种异体所有反应性T细胞被清除或耐受，克隆清除对清除祖T细胞有效，但对胸腺外新产生的T细胞效果有限，CNI在控制效应性T细胞上作用显著，但并不能诱导耐受，而诱导混合嵌合体需要骨髓移植，即便对健康人体损伤也较大。未来，如何找到抑制记忆性T细胞反应的药物，寻找联合阻断多种协同共刺激分子的方法，诱导同种异体反应性T细胞凋亡，是突破移植免疫耐受的可行出路。

综上所述，基础免疫学的进展极大促进了临床器官移植的开展。20世纪40—50年代，Medwar等提出的移植排斥的免疫学本质、诱导免疫耐受的理论以及Dausset、Benacerraf和Snell发现的组织相容性抗原为移植术的成功奠定了基础。在这些理论的指导下，1955年Murray领导的团队成功地完成首例人同卵双生子之间的肾移植。此后，随着免疫抑制药物的应用，器官移植得到广泛推广，使移植从基因型相同的个体发展到基因型不同的个体间，从肾移植、骨髓移植发展到肝、心、肺等多种器官移植，其成功率明显提高，已成为多种临床疾病的重要治疗手段。

选择正确的免疫抑制药物在防治移植排斥反应中具有重要作用。经典的CNI和IL-2受体阻断剂虽然在控制排斥反应上效果显著，但同样会影响调节性T细胞的功能，能否找到靶向定位于效应性T细胞却不影响负反馈的调节性T细胞功能的药物仍很重要。与此同时，阻断T细胞共刺激信号，如抗CD40L抗体、CTLA4-Ig、增强T细胞共抑制信号等靶向药物虽相继面世，但多种免疫学因素、非免疫学因素参与的慢性排斥反应至今尚缺乏有效治疗手段，也是器官移植领域亟须解决的问题。

诱导受者建立长期、稳定的移植耐受，是解决移植排斥反应的关键，虽然克隆清除能够有效减少同种异体反应性祖T细胞的数量，但是其从胸腺和胸腺外的不断产生，外周记忆性T细胞、B细胞的持续存在以及慢性炎症所造成的组织损伤，是临床诱导器官移植免疫耐受的重大难关。

除此以外，器官移植目前仍面临诸多挑战，其中包括供器官短缺、慢性移植物失功及长期服用免疫抑制剂所产生的一系列并发症等。这些问题阻止了器官移植进一步发展，也对基础免疫学提出了更高的要求与挑战。

（李宪昌　王怡轩）