異種器官移植的免疫排斥反應(yīng)研究進(jìn)展

摘 要：異種器官移植是解決臨床器官移植時(shí)人體供體器官嚴(yán)重短缺的重要方法之一。近年來異種器官移植在GTKO豬培育、細(xì)胞免疫反應(yīng)的應(yīng)對(duì)等應(yīng)對(duì)免疫排斥反應(yīng)方面取得了一些明顯進(jìn)展，但在凝血功能障礙、免疫損傷等方面仍有許多問題需要克服。

關(guān)鍵詞：異種器官移植；超急性排斥反應(yīng)；生理屏障；凝血功能障礙

0 引言

異種器官移植，是將某一種屬個(gè)體的細(xì)胞、組織、器官移植給另一種屬個(gè)體的過程。將動(dòng)物身體的器官或組織，移植到急需要相應(yīng)器官或組織的人體上，若人體接受這些“異種器官移植”不引起較強(qiáng)的免疫反應(yīng)并融入人體代替人體器官或組織工作，這將可有效解決人體移植器官嚴(yán)重短缺的現(xiàn)狀，為世界各地每年需移植腎臟、肝臟、心臟等器官的患者提供供體，在人類再生醫(yī)學(xué)上具有重要意義。

1 異種器官移植主要?dú)v程

自1905年法國(guó)的Princeteau將兔腎植入腎功能衰竭兒童體內(nèi)，進(jìn)行了世界第一例異種器官移植手術(shù)后，近年來，人為受體的異種器官移植得到了快速發(fā)展，并取得了很多可喜進(jìn)展與成果。1992年，Starzl施行狒狒對(duì)人肝移植3例，存活最長(zhǎng)1例術(shù)后70天死于真菌感染腦出血，未檢出肝炎樣損傷；2002年，羅斯林研究中心（英）培育了5只除去GT基因小豬，作為豬/人異種移植供體；2010年，潘登科等獲得敲除α-1，3GT基因小豬（GTKO豬）7只；2012年，王維團(tuán)隊(duì)培育出醫(yī)用級(jí)的用于豬/人異種移植的供體豬；2013年，第四軍醫(yī)大學(xué)一附院進(jìn)行GTKO豬/藏酋猴肝移植，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和移植肝臟存活2周。

2 異種移植免疫排斥反應(yīng)

異種器官移植的重要障礙之一是免疫排斥問題。豬等非靈長(zhǎng)類哺乳動(dòng)物內(nèi)皮細(xì)胞表面存在由α-半乳糖成分組成的糖蛋白或糖脂質(zhì)部分結(jié)構(gòu)，即α-半乳糖抗原（α-galactosyl，α-Gal），它被公認(rèn)為是針對(duì)人等靈長(zhǎng)類的主要異種抗原。人體內(nèi)存在針對(duì)異種動(dòng)物組織抗原成分的天然抗體，異種器官移植數(shù)分鐘到48小時(shí)，受者體內(nèi)的天然抗體與供者器官內(nèi)皮細(xì)胞上的α-Gal結(jié)合，可出現(xiàn)由天然抗體介導(dǎo)的、補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒效應(yīng)，引起移植物血管內(nèi)皮細(xì)胞溶破、血栓形成以及炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致超急性排斥反應(yīng)（hyperacuterejection，HAR）的發(fā)生，從而使移植器官發(fā)生不可逆性缺血、變性和壞死。

除HAR外，細(xì)胞免疫應(yīng)答為主的急性排斥反應(yīng)也是異種器官移植必須克服的免疫障礙。細(xì)胞免疫急性排斥反應(yīng)可分為適應(yīng)性細(xì)胞免疫反應(yīng)和固有細(xì)胞免疫反應(yīng)，其中適應(yīng)性免疫細(xì)胞主要由T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)，而固有免疫細(xì)胞由自然殺傷（NK）細(xì)胞、單核吞噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等介導(dǎo)。

此外，異種器官移植還有可能發(fā)生遲發(fā)性異種排斥反應(yīng)。即發(fā)生在異種移植術(shù)后4～5天，移植物局部出現(xiàn)缺血梗塞，形成廣泛的微小血管內(nèi)血栓，大量的單核細(xì)胞和少許自然殺傷細(xì)胞（NK）浸潤(rùn)，導(dǎo)致移植失敗。遲發(fā)性異種排斥反應(yīng)主要由非靈長(zhǎng)類哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)Tn和Fossman抗原、主要組織相容性抗原SLA-I和SLA-II等非α-Gal抗原介導(dǎo)。

3 異種移植的免疫排斥應(yīng)對(duì)策略研究

對(duì)于HAR的問題，目前采取了清除豬體內(nèi)α-l，3-Gal抗原的表達(dá)方法。學(xué)者在基因工程技術(shù)方面，運(yùn)用核轉(zhuǎn)移技術(shù)，培育能敲除表達(dá)α-1，3半乳糖轉(zhuǎn)移酶基因的豬，即小豬（GTKO豬）。由于該豬敲除α-1，3GT基因，體內(nèi)就不含α-半乳糖抗原，可避免超急性排斥反應(yīng)。2002年，英國(guó)蘇格蘭羅斯林研究中心研究人員利用克隆科技和基因工程技術(shù)，培育了5只除去GT基因小豬；2010年，潘登科等獲得敲除α-1，3GT基因小豬（GTKO豬）7只；2012年初，王維等培育出醫(yī)用級(jí)的用于豬/人異種移植的供體豬。同時(shí)，為了防止異種器官移植后激活人補(bǔ)體系統(tǒng)引起的免疫排斥反應(yīng)，豬體內(nèi)轉(zhuǎn)染人補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白（CD46）編碼基因。培育轉(zhuǎn)染人補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白（CD46）編碼基因小型豬，使HAR問題基本得到了解決。

對(duì)于細(xì)胞免疫反應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，常用的方法是使用非特異性免疫抑制劑、生物隔離技術(shù)和誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞免疫耐受等。在用非特異性免疫抑制劑方面，隨著非特異性T淋巴細(xì)胞免疫抑制藥物如抗胸腺細(xì)胞球蛋白（ATG）、嗎替麥考酚酯（MMF）、環(huán)孢素A（CsA）的研制不斷進(jìn)步，使用這些免疫制劑，能明顯提高移植物的存活時(shí)間，但其療效仍還不夠理想，制劑的副作用較大，有一定的不良反應(yīng)。在生物隔離技術(shù)方面，其主要用于豬/人胰島異種移植治療糖尿病的研究，有學(xué)者以海藻酸鈉制成的微囊包裹豬胰島細(xì)胞后，移植到非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物體內(nèi)，其可存活6個(gè)月，但包裹豬胰島細(xì)胞分泌胰島素功能可能會(huì)受到很大影響。誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞免疫耐受是目前研究較多，CD4+CD25+Foxp3+T淋巴細(xì)胞是調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞（Treg細(xì)胞）的一類亞群，Porter等發(fā)現(xiàn)，Treg細(xì)胞可明顯抑制CD4+T淋巴細(xì)胞的免疫功能，且增加受體體內(nèi)的Treg細(xì)胞數(shù)量，能有效延遲細(xì)胞免疫排斥發(fā)生的時(shí)間并延長(zhǎng)異種移植物的存活時(shí)間，同時(shí)實(shí)驗(yàn)也表明，Treg細(xì)胞可在體外抑制狒狒免疫細(xì)胞對(duì)豬外周血單核細(xì)胞的細(xì)胞毒效應(yīng)。也有學(xué)者報(bào)道，豬源的細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4免疫球蛋白（cytotoxic T lymphocyte antigen 4-immunoglbuli，CTLA4-Ig）及其誘導(dǎo)的細(xì)胞因子具有抑制T淋巴細(xì)胞活性的效應(yīng)，而阻斷T淋巴細(xì)胞活化則能有效延長(zhǎng)異種移植物的存活時(shí)間。另有學(xué)者在進(jìn)行異種腎移植的同時(shí)將豬的胸腺也植入狒狒體內(nèi)，顯著延長(zhǎng)了移植腎的存活時(shí)間，這表明移植供體胸腺后，受體T淋巴細(xì)胞對(duì)異種抗原產(chǎn)生了一定耐受。

對(duì)于異種移植的免疫排斥反應(yīng)，學(xué)者還采取了很多策略，如針對(duì)人體內(nèi)的天然和繼發(fā)抗體，人們采取了血漿置換法，清除大量抗體；器官吸附法，即用受者血液灌注供者離體器官，使抗體與異種抗原結(jié)合；靜脈給予人工提成和合成的α-Gal相似結(jié)構(gòu)糖，中和天然抗體等方法，但效果都不夠理想，仍需繼續(xù)研究探討。

異種器官移植除了需解決免疫排斥外，還需解決凝血功能調(diào)節(jié)障礙、免疫損傷等生理屏障問題，以及潛在交叉感染風(fēng)險(xiǎn)等。

4 結(jié)語(yǔ)

近十幾年來異種器官移植研究取得的進(jìn)展非常顯著，如醫(yī)用級(jí)的用于豬/人異種移植的供體豬培育成功，心臟、肝臟、胰島細(xì)胞等異種移植存活延長(zhǎng)等。但異種移植距離臨床應(yīng)用還有不小的差距，有許多困難尚待解決。期望在不遠(yuǎn)的將來，隨著醫(yī)學(xué)科技的進(jìn)步，通過醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究者的不斷努力，異種移植將進(jìn)入真正的臨床應(yīng)用階段，并為最終解決人體器官的短缺、再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。 [今]

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作者單位：鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

（編輯：李敬）