1、移移 植植 免免 疫疫Transplantation Immunity彭彭 延延 文文本章内容n移植免疫学的发展移植免疫学的发展n移植免疫相关概念移植免疫相关概念n同种异体移植排斥的机制同种异体移植排斥的机制n同种异型移植排斥的类型同种异型移植排斥的类型n同种异型移植排斥反应的防治同种异型移植排斥反应的防治n移植相关的免疫学问题移植相关的免疫学问题n移植：在医学上应用自体或异体的正常细胞、组织或器官置换病变的或功能缺损的细胞、组织或器官，以维持和重建机体的生理功能，这种治疗方法称为移植。n移植排斥反应：移植手术后，移植物或受者体内的免疫细胞受刺激后而发生免疫应答反应。器官与组织移植 移植免疫学
2、的发展史n15961596年，意大利外科医生成功进行最早一次成功的年，意大利外科医生成功进行最早一次成功的自体组织移植自体组织移植.n1919世纪初，尝试异体皮肤移植世纪初，尝试异体皮肤移植,但因排斥而失败。但因排斥而失败。n19401940年，年，MedewarMedewar证实了同种异体移植排斥是一种证实了同种异体移植排斥是一种免疫现象免疫现象.n19541954年，美国医生年，美国医生MurrayMurray在单卵双生姐妹间进行肾在单卵双生姐妹间进行肾移植获得成功。移植获得成功。n19621962年，应用年，应用HLAHLA分型技术选择合适的供体，第一分型技术选择合适的供体，第一次用无亲
3、缘关系的供体肾进行异体移植，获得成功。次用无亲缘关系的供体肾进行异体移植，获得成功。器官移植的现状与发展器官移植的现状与发展w 19631963、美国、美国哈迪哈迪进行首例肺移植。进行首例肺移植。19801980年以后肺移植有突破性年以后肺移植有突破性w 成功。成功。w 19661966、美国、美国凯利医生凯利医生进行首例胰腺移植进行首例胰腺移植w 19671967、南非南开普顿大学医院、南非南开普顿大学医院巴那德医生巴那德医生实行首例实行首例心脏心脏移植手术移植手术w 19711971、美国、美国唐纳唐纳 托马斯托马斯率先成功进行骨髓移植率先成功进行骨髓移植w 19871987、美国医学家成
4、功的同时移植心脏和胰腺两个器官、美国医学家成功的同时移植心脏和胰腺两个器官 1963 1963、美国、美国托马斯托马斯 斯塔泽尔斯塔泽尔进行首例肝移植进行首例肝移植 世界上第一个成功地实施人心脏移植手术的世界上第一个成功地实施人心脏移植手术的 南非开普敦大学教授巴纳德南非开普敦大学教授巴纳德n我国器官移植起步较晚但发展较快我国器官移植起步较晚但发展较快n2020世纪世纪7070年代至今涉及到年代至今涉及到2828种以上的器官移植，种以上的器官移植，是器官移植技术在器官应用种类上最广泛的国是器官移植技术在器官应用种类上最广泛的国家之一。家之一。n器官移植已成为治疗多种终末期疾病的有效手器官移植已
5、成为治疗多种终末期疾病的有效手段。段。移植免疫相关概念n根据移植物形态结构分：n器官移植、组织移植、细胞移植、基因移植n根据移植供、受者间的遗传背景差异分：n自体移植（autotransplantation）n同系移植（isotransplantation）n同种异体移植（allotransplantation）n异种移植（xenotransplantation）移植免疫相关概念n移植物(graft):被移植的部分n供者（donor）：提供移植物的个体n受者(recipient):接受移植物的个体移植免疫n不同个体间移植常引起受者对移植物的免疫排斥应答，这种免疫现象称为移植免疫n 移植免疫学是
6、研究排斥反应发生的机制，如何防治排斥反应的发生以维持移植物的正常功能和长期存活的学科。排斥反应的机制排斥反应的机制排斥反应的本质：排斥反应的本质：T T细胞介导的、针对细胞介导的、针对移植抗原的免疫应答移植抗原的免疫应答引起同种异体移植排斥反应的抗原n主要组织相容性抗原：n次要组织相容性抗原：n与性别相关的mH抗原n由常染色体编码的mH抗原：HA-15n其它参与排斥反应的抗原：n人类ABO血型抗原n组织特异性抗原同种异型抗原的识别机制n直接识别（direct recognition）：n受者T细胞识别移植物APC表面同种异型MHC分子。n间接识别（indirect recognition）：n
7、受者T细胞识别由受者APC加工处理、来源于供者的MHC分子肽。n供、受者的APC均可递呈抗原供受者T细胞识别。这类可特异性识别同种异型抗原的T细胞称为同种异型反应性T细胞（alloreactive T cell）。受直接识别n在同种异型移植中，可激活大量受者T细胞形成同种异型反应性T细胞n在急性排斥反应早期早期发挥重要作用n同种移植所特有的抗原递呈与识别方式n直接识别机制：（1）TCR识别MHC-肽复合物（2）TCR识别的交叉反应性n同种异型MHC抗原属一种“非己”抗原，也可如普通外来蛋白抗原一样被递呈。n受者APC进入移植物n摄取脱落的同种异型的MHC分子n经溶酶体途径呈递给受体CD4+T细
8、胞nTDH、活化CTL和B细胞，导致免疫排斥n在急性排斥反应中、晚期以及慢性排斥中起重要作用间接识别受直接识别和间接识别的比较、CD4CD4+ThTh移植排斥反应的效应机制n细胞免疫应答 产生趋化因子 单核细胞浸润 炎症 释放炎性因子 型超敏反应 CD8+CTL直接杀伤 n体液免疫应答：调理、粘附、ADCC等 移植排斥反应的效应机制n非特异性免疫应答 机械损伤 手术中的缺血缺氧 缺血-再灌注损伤同种异型移植排斥的类型及其效应机制n 同种异型移植排斥反应包括：宿主抗移植物反应 （host versus graft reaction，HVGR）移植物抗宿主反应 （graft versus host
9、 reaction，GVHR）n 根据移植排斥反应发生快慢分：超急性排斥反应（hyperacute rejection）急性排斥反应（acute rejection）慢性排斥反应（chronic rejection）超急性排斥反应(hyperacute rejection)n器官移植术后数分钟至数小时内发生的排斥反应n受者体内存在天然（预存）Abn常见于：n供、受者间ABO血型不相容n受者血液中含有抗供者HLA抗体n机制：Ag-Ab结合激活补体系统 过敏毒素引起血管通透性增加，炎性细胞浸润，导致出血、水肿和血栓形成，导致移植器官坏死急性排斥反应（acute rejection）n最常见，使用免
10、疫抑制剂可缓解n多发生于移植术后数天至2周，三个月后强度逐渐减弱n病理特征表现为实质性细胞坏死并伴有淋巴细胞和巨噬细胞浸润n表现为急性血管炎和急性间质炎急性排斥反应（acute rejection)发生过程：过客APC 直接识别 间接识别 同种异型反应性CD4+T细胞 Th1细胞 移植排斥 CD8+CTL急性排斥反应（acute rejection)n组织损伤的效应机制：nCTL的直接杀伤作用：nTh1细胞的致炎作用：n产生IL-1、IFN-、TNF-活化炎性细胞IV型超敏反应n体液免疫效应：n抗alloantigen抗体和抗血管内皮表面分子的抗体+Ag ICn急性血管炎 激活补体，损害血管慢
11、性排斥反应(chronic rejection)n发生于移植后数月、甚至数年n是影响移植器官长期存活的主要障碍n病变特征:组织结构损伤、纤维增生和血管平滑肌细胞增生 移植器官功能进行性丧失发生机制n免疫学机制：反复发作的急性排斥反应 慢性迟发型超敏反应n非免疫学机制：手术损伤 并发症：感染、高血压、高血脂 免疫抑制药物毒副作用移植物抗宿主反应n移植物中的同种异型反应性淋巴细胞，识别宿主同种异型抗原而发生的排斥反应，为移植物抗宿主反应(graft versus host reaction,GVHR)nGVHR可损伤宿主组织和器官，引起移植物抗宿主病(GVHD)nGVHD的临床和病理特点是：皮肤、
12、肝脏、肠道上皮细胞坏死n急性难逆转，可致命 移植物抗宿主反应nGVHR的发生条件：n供、受者间HLA型别不合n移植物中含足够数量成熟的淋巴细胞n宿主的免疫功能状态低下nGVHR主要见于骨髓移植后，是影响骨髓移植成功的首要因素，也可见于胸腺、小肠、脾脏和肝移植以及免疫缺陷个体接受大量输血时nGVHR发生机制：n 宿主mHn 激活n 移植物中成熟T细胞n 增殖分化n 效应T细胞n 血n 对宿主发动免疫攻击 移植物抗宿主反应n急性GVHD主要引起皮肤、肝脏和肠道等多器官上皮细胞坏死n临床表现:皮疹、黄疽、腹泻等，严重者皮肤和肠黏膜剥落，导致死亡n慢性GVHD引起一个或多个器官纤维化和萎缩，导致器官功
13、能进行性丧失n为确保骨髓移植术成功，术前须进行严格的HLA配型，或预先清除供者骨髓中成熟T细胞GVHD同种异型移植排斥反应的防治n供者与受者间HLA尽可能相符，以降低移植物组织抗原的免疫原性n使用免疫抑制剂，抑制受者的免疫应答n诱导受者对移植物的特异性免疫耐受。选择组织型别相配的供者nABO血型抗原配型nHLA抗原配型 HLA-DR（DQ）、HLA-B和HLA-An检测预存抗体 术前取受者血清与供者淋巴细胞进行交叉细胞毒试验n交叉配型：混合淋巴细胞反应对移植物进行预处理n移植术前宜充分清除移植物中的过客白细胞，以减轻排斥反应n在HLA基因型不完全相合的骨髓移植中，可预先清除骨髓移植物中成熟的T
14、细胞，以预防GVHR发生n术前给受着输特异性血小板，血浆置换，脾切除，免疫抑制剂等 免疫抑制治疗n免疫抑制药物：包括糖皮质激素、环孢酶素A(CsA)、FK506和雷帕霉素、麦考酚酸酯nCsA：应用最为广泛，毒性强，阻断IL-2基因转录，从而抑制T细胞增殖n其他抗免疫细胞表面抗原的McAb可用于抑制相应免疫细胞活化及功能（如抗CD25、CD3、CD4、CD8、ICAM-1、VACM-1、LFA-1的McAb等）n移植后的免疫检测：淋巴细胞亚群，免疫分子水平 免疫抑制药物的作用机制 诱导受者对移植物的免疫耐受n移植耐受（transplatation tolerance）是指将供者器官、组织移植给受
15、者后，在不使用免疫抑制药物的情况下，受者免疫系统对同种异型移植物不产生免疫排斥反应，但对其他抗原的应答保持正常n诱导受者产生移植耐受的机制十分复杂，涉及免疫清除、免疫失能、免疫抑制和免疫调节等已开展的若干实验方案n封闭同种反应性TCRn阻断共刺激通路n供者特异性输血n过继输注Treg细胞n过继输注或诱导未成熟DCn定向调控Th1/Th2分化n阻断效应细胞向移植物局部浸润n体外输入活性扩增的MSCs细胞可以抑制GVHDMSC输注对移植物抗宿主病（GVHD）的影响 24岁女性患者移植后发生广泛性岁女性患者移植后发生广泛性cGVHD，同时合并肺，同时合并肺部真菌感染。常规抗感染及免疫抑制治疗效果不佳
16、，予部真菌感染。常规抗感染及免疫抑制治疗效果不佳，予以单用以单用MSCs治疗。治疗。病病 例例2007年年6月月2007年年7月月2009年年3月月肺部肺部GVHD合并真菌感染合并真菌感染肺功能好转肺功能好转移植免疫学相关的领域n异种移植:(解决供体器官不足的问题):n超急性排斥（存在多糖抗体）n同样存在急性排斥n现行的免疫抑制方案无效n组织工程n生物材料和移植细胞n种子细胞的选择、免疫原性修饰、诱导免疫耐受干细胞的应用 n细胞治疗与组织工程的种子细胞 经中山大学伦理道德委员会和广东省卫生厅批准，2004年完成国际上首例脐带血干细胞移植治疗DMD的临床应用，目前患儿状况良好，肌肉活检已显示有外
17、源细胞植入。该项研究成果已引起国内外的关注，它为一些致死性遗传病的治疗提供了新的治疗方法。晚期DMD患者照片 干细胞移植治疗杜氏肌营养不良症胚胎干细胞（胚胎干细胞（ESES）的定向分化与移植）的定向分化与移植n 应用核转移技术，人体体细胞核可被植入去应用核转移技术，人体体细胞核可被植入去核卵母细胞中，通过胚泡的发育阶段，获取核卵母细胞中，通过胚泡的发育阶段，获取内细胞团，建成内细胞团，建成ESES细胞系细胞系n有多向分化潜能，能定向分化成各种细胞有多向分化潜能，能定向分化成各种细胞n可得到来自病人的已分化细胞，通过移植进可得到来自病人的已分化细胞，通过移植进行治疗行治疗n来自来自ESES细胞系
18、的活细胞和组织的细胞核来自细胞系的活细胞和组织的细胞核来自患者自身则可以免受排斥。患者自身则可以免受排斥。胚胎干细胞（胚胎干细胞（ESES）Spinal cord injuryAmyotrophic lateral sclerosis(ALS)Alzheimers disease nBan on human embryonic stem cell research and therapynBan on human cloning动物试验n美国得克萨斯大学研究人员在老鼠胚胎中发现了控制胚胎长出头部的基因，他们将这些基因从老鼠胚胎中去除，并将处理后的1000多个老鼠胚胎植入老鼠子宫中，最后有4只“
19、无头老鼠”生了出来。由于没有头部和呼吸系统，这些“无头老鼠”立即死去了。一些科学家认为“无头人”可以成为“人体零件工厂”。新进展n美国生物学家爱德华刘易斯为了弄清生物的体型结构与基因之间的关系，从单个受精细胞开始，证实生物体要发展成为含有数以亿计的特化细胞的躯体，从蝇、蛙到人的动物都拥有几乎相同的一套基因n这套基因是动物形态蓝图的设计师，它行使一个主控制功能去引导动物的生长发育过程。在胚胎生长过程中，每个细胞中的各种基因的开和关造成了细胞的特别功能。异种移植的特殊免疫学问题异种移植的特殊免疫学问题n人体内存在针对动物细胞表面多糖分子的天人体内存在针对动物细胞表面多糖分子的天然然IgMIgM抗体
20、，导致超急排斥反应抗体，导致超急排斥反应n解决方案 通过向猪受精卵导入人衰变加速因子通过向猪受精卵导入人衰变加速因子（DAFDAF）编码基因，培育出表达这一人补体）编码基因，培育出表达这一人补体调节蛋白的转基因猪，成功地克服异种移植调节蛋白的转基因猪，成功地克服异种移植超急排斥反应。超急排斥反应。异种移植的特殊免疫学问题异种移植的特殊免疫学问题n迟发性异种移植排斥反应迟发性异种移植排斥反应:可能由可能由NKNK细胞和细胞和巨噬细胞介导，涉及大量参与炎症反应的细巨噬细胞介导，涉及大量参与炎症反应的细胞和因子，及相关基因的激活和表达。胞和因子，及相关基因的激活和表达。n解决方案解决方案:通过向猪受
21、精卵导入人通过向猪受精卵导入人NKNK细胞抑制性受细胞抑制性受体的配体基因，已证明可大幅度降低排斥反体的配体基因，已证明可大幅度降低排斥反应。应。异种移植的特殊免疫学问题异种移植的特殊免疫学问题n急性及慢性异种移植排斥反应急性及慢性异种移植排斥反应:主主要由要由T T细胞介导细胞介导异种器官移植的意义异种器官移植的意义n每年都有成千上万的人在等待器官移每年都有成千上万的人在等待器官移植过程中死亡。植过程中死亡。n克隆小猪给猪器官移植到人体中带来克隆小猪给猪器官移植到人体中带来希望，小猪的器官与人体器官尺寸上希望，小猪的器官与人体器官尺寸上类似类似异种器官移植的意义异种器官移植的意义n异种移植中
22、，供器官的近交系猪种一旦确立，异种移植中，供器官的近交系猪种一旦确立，供受者间的组织相容性问题即被简化为猪和供受者间的组织相容性问题即被简化为猪和人种间的人种间的MHCMHC差异，不需要反复配型，一劳差异，不需要反复配型，一劳永逸地解决不相容性问题。永逸地解决不相容性问题。n可以在整体水平对异种移植供体动物进行基可以在整体水平对异种移植供体动物进行基因操作，即根据需要繁殖经过转基因和基因因操作，即根据需要繁殖经过转基因和基因剔除的供猪。并有利于以产业化方式提供大剔除的供猪。并有利于以产业化方式提供大量成本低廉并符合要求的移植供体器官。量成本低廉并符合要求的移植供体器官。本章小结1、掌握移植免疫的基本概念、掌握移植免疫的基本概念2、掌握同种异型排斥反应的特点和识别机制、掌握同种异型排斥反应的特点和识别机制3、掌握、掌握HVGR的类型及其主要机制的类型及其主要机制4、熟悉、熟悉GVHR的发生机制的发生机制5、熟悉防治同种异型移植排斥的基本原则、熟悉防治同种异型移植排斥的基本原则6、了解移植免疫与组织工程的研究进展、了解移植免疫与组织工程的研究进展
