肝移植術(shù)后排斥反應(yīng)機(jī)制與免疫耐受

趙靜雯，唐纓（天津市第一中心醫(yī)院超聲科，天津 300192）

1963年，Starzl醫(yī)生報(bào)道了第一例肝移植手術(shù)［1］，此后肝移植被醫(yī)學(xué)界公認(rèn)為是治療終末期肝病的有效手段。肝臟是人體最大的免疫特惠器官，原因可能與它的結(jié)構(gòu)有關(guān)：肝臟具有門(mén)脈和動(dòng)脈雙重血液供應(yīng)系統(tǒng)；肝竇內(nèi)皮細(xì)胞間隙大，有助于耐受宿主的免疫系統(tǒng)攻擊；肝臟中的Kupffer 細(xì)胞還可以吞噬抗原抗體復(fù)合物，因此肝臟具有一定程度的天然免疫耐受性［2］。但是即便如此，免疫排斥仍然是肝移植的主要并發(fā)癥，根據(jù)移植排斥反應(yīng)發(fā)生的時(shí)間、強(qiáng)度、病理學(xué)特點(diǎn)及機(jī)制，可分為超急性排斥反應(yīng)（hyperacute rejection）、急性排斥反應(yīng)（acute rejection，AR）和慢性排斥反應(yīng)（chronic rejection，CR）［3］，對(duì)于移植肝的功能有著很大的影響。近年來(lái)關(guān)于器官移植術(shù)后排斥反應(yīng)的研究取得了一定的進(jìn)展，但這些進(jìn)展與臨床應(yīng)用之間尚有距離，了解移植術(shù)后的免疫排斥以及免疫耐受的機(jī)制對(duì)于研發(fā)新方法仍具有十分重要的意義。

1 肝移植排斥反應(yīng)的效應(yīng)機(jī)制

同種異體肝移植排斥反應(yīng)的本質(zhì)是一種針對(duì)異型移植抗原，即主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex，MHC）的特異性免疫應(yīng)答，T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫應(yīng)答發(fā)揮關(guān)鍵作用［4］，尤其是在急性排斥反應(yīng)中。初始T細(xì)胞的完全活化有賴于雙信號(hào)和細(xì)胞因子的作用，第一信號(hào)來(lái)自T細(xì)胞上的受體（T cell receptor， TCR）與MHC的特異結(jié)合，有以下3種情況［5］：① 直接識(shí)別：指TCR直接與供者抗原提呈細(xì)胞（antigen presenting cell，APC）表面的抗原肽-供者M(jìn)HC分子復(fù)合物結(jié)合并產(chǎn)生免疫應(yīng)答，這是早期AR中最常見(jiàn)的機(jī)制。② 半直接識(shí)別：指受者APC通過(guò)接觸供者APC或者與供者APC分泌的包裹著MHC分子的微囊泡融合的方式，將抗原肽-供者M(jìn)HC分子復(fù)合物提呈給受者T細(xì)胞；間接識(shí)別是指供者移植物的細(xì)胞在經(jīng)過(guò)受者APC的攝取、加工和提呈后，以抗原肽-受者M(jìn)HC分子復(fù)合物的形式提呈給受者T細(xì)胞，在中晚期AR和CR反應(yīng)中起重要作用。TCR特異性識(shí)別結(jié)合在MHC分子糟中的抗原肽后，在協(xié)同刺激分子的作用下，分化為具有不同功能的效應(yīng)細(xì)胞，部分細(xì)胞分化成為記憶細(xì)胞［6］。

1.1 細(xì)胞免疫應(yīng)答效應(yīng)：初始CD4+T細(xì)胞表面受體經(jīng)過(guò)特異性識(shí)別抗原肽后，激活CD4+T細(xì)胞的增殖和分化，在白細(xì)胞介素-12（IL-12）的誘導(dǎo)下分化為CD4+Th1輔助T細(xì)胞，Th1細(xì)胞在急性排斥反應(yīng)中是主要的效應(yīng)細(xì)胞，它通過(guò)產(chǎn)生γ-干擾素（INF-γ）等細(xì)胞因子激活巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞，導(dǎo)致炎性細(xì)胞浸潤(rùn)和遲發(fā)型超敏反應(yīng)性炎癥，造成移植肝的組織損傷［7］。除了效應(yīng)T細(xì)胞的免疫作用之外，記憶T細(xì)胞（memory T cell，Tm）介導(dǎo)的二次免疫應(yīng)答，也是造成組織損傷的一個(gè)重要因素，記憶T細(xì)胞是指對(duì)特異性抗原有記憶能力、壽命較長(zhǎng)的T淋巴細(xì)胞，再次接受抗原刺激時(shí)可迅速活化，它對(duì)免疫抑制劑不敏感，是免疫耐受治療中的一個(gè)屏障［8］。此外，細(xì)胞毒性T細(xì)胞（cytotoxic T cell，CTL）通過(guò)釋放穿孔素以及Fas途徑殺傷組織細(xì)胞，在移植肝的損傷機(jī)制中也發(fā)揮重要作用［9］。

1.2 體液免疫應(yīng)答效應(yīng)：CD4+T細(xì)胞在局部微環(huán)境中所存在的不同種類細(xì)胞因子的調(diào)控下可定向分化為不同的T細(xì)胞，例如在白細(xì)胞介素-4（IL-4）細(xì)胞因子的誘導(dǎo)下，可分化為CD4+Th2輔助T細(xì)胞［10］，Th2細(xì)胞向胞外分泌IL-4和IL-5等細(xì)胞因子，輔助B細(xì)胞的增殖與分化，促進(jìn)B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞，進(jìn)一步分泌特異性抗體，通過(guò)損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞、介導(dǎo)血小板聚集、溶解細(xì)胞和釋放促炎性介質(zhì)等機(jī)制參與排斥反應(yīng)的發(fā)生［11］，但一般情況下不起重要作用。

1.3 固有免疫應(yīng)答效應(yīng)：在以上特異性免疫排斥反應(yīng)發(fā)生之前，移植肝在受者體內(nèi)首先引發(fā)固有免疫應(yīng)答，其誘發(fā)的因素有很多，主要是手術(shù)所致的機(jī)械性損傷以及移植肝的缺血/再灌注過(guò)程中的組織細(xì)胞損傷，這些都會(huì)引發(fā)受者的非特異性免疫應(yīng)答［12］。在這些外力損傷的激活下，巨噬細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞（natural killer，NK）發(fā)生一系列應(yīng)激反應(yīng)，繼發(fā)“瀑布式”炎性反應(yīng)，導(dǎo)致移植肝組織細(xì)胞發(fā)生炎癥、損傷和死亡［13］。

2 肝移植排斥反應(yīng)的特點(diǎn)

超急性排異反應(yīng)指移植術(shù)后24小時(shí)之內(nèi)發(fā)生的排異，是由抗體-補(bǔ)體介導(dǎo)的體液性免疫反應(yīng)，大多見(jiàn)于ABO相容性肝移植或反復(fù)輸血的個(gè)體，組織學(xué)表現(xiàn)為移植肝血管內(nèi)皮損傷，肝竇中可見(jiàn)中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，纖維蛋白沉淀和血小板聚集，形成血栓，使器官發(fā)生不可逆性缺血、變性和壞死［14］。

急性排斥反應(yīng)是最常見(jiàn)的一類排斥反應(yīng)，一般出現(xiàn)在術(shù)后2周左右。主要臨床表現(xiàn)有發(fā)熱、煩躁、局部壓痛、膽汁稀薄、血清總膽紅素、轉(zhuǎn)氨酶和IL-2受體升高等，但是這些表現(xiàn)并不是排斥反應(yīng)所特有的，因此，病理檢查結(jié)果是診斷排斥反應(yīng)的“金標(biāo)準(zhǔn)”［15］。急性排斥反應(yīng)在組織學(xué)上最具特征性的病理改變有3個(gè)，即匯管區(qū)細(xì)胞浸潤(rùn)、內(nèi)皮炎和膽管損傷，又稱為“三聯(lián)征”：① 匯管區(qū)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，以大量淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)為主，以及不等量中性粒細(xì)胞與嗜酸粒細(xì)胞浸潤(rùn)；② 門(mén)靜脈和（或）中央靜脈內(nèi)皮細(xì)胞下的淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)；③ 膽管損傷，炎細(xì)胞侵入膽管上皮內(nèi)，使膽管上皮細(xì)胞變性、凋亡。其中，內(nèi)皮炎是最重要的診斷特征，嚴(yán)重的排異反應(yīng)可累及肝細(xì)胞及肝小葉出現(xiàn)局灶壞死，甚至中央靜脈周圍肝細(xì)胞壞死［16］。臨床上急性排異反應(yīng)的明確診斷是依據(jù)1997年頒布的Banff分級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，按照以上“三聯(lián)征”計(jì)分的總和將急性排異反應(yīng)分為輕、中、重度［17］。

慢性排斥反應(yīng)多繼發(fā)于急性排斥反應(yīng)的反復(fù)發(fā)作，發(fā)生于移植術(shù)后數(shù)周、數(shù)月甚至數(shù)年，其組織病理學(xué)特點(diǎn)［18］：① 肝內(nèi)小膽管明顯減少或消失；② 中央靜脈周圍肝細(xì)胞膽汁淤滯、氣球樣變性、脫失及壞死。③ 匯管區(qū)纖維化，同時(shí)浸潤(rùn)的炎細(xì)胞逐漸減少；④ 排異性動(dòng)脈病變，動(dòng)脈內(nèi)皮受到免疫損傷，脂質(zhì)沉積于內(nèi)皮下，使動(dòng)脈管腔狹窄或閉塞。慢性排斥反應(yīng)對(duì)免疫抑制療法不敏感，是影響移植肝長(zhǎng)期存活的主要原因［19］。

3 肝移植術(shù)后免疫抑制治療及免疫耐受機(jī)制

臨床上對(duì)于肝移植術(shù)后免疫抑制治療方案的基本原則是在術(shù)后早期聯(lián)合用藥，依據(jù)藥物作用方式和毒性的不同，使每種藥物達(dá)到最低的有效濃度。目前，免疫抑制藥物有以下幾類［20］：① 神經(jīng)鈣蛋白抑制劑，代表藥物有環(huán)孢素A和他克莫司（FK506）。其作用原理是通過(guò)阻斷鈣調(diào)磷酸酶使IL-2基因不能正常轉(zhuǎn)錄翻譯而發(fā)揮免疫抑制作用，IL-2作為T(mén)細(xì)胞自分泌生長(zhǎng)因子，其轉(zhuǎn)錄對(duì)于T細(xì)胞的活化是必需的，通過(guò)減少I(mǎi)L-2的生成，可以有效預(yù)防免疫排斥的發(fā)生。② 抗代謝藥物，代表藥物有嗎替麥考酚酯和硫唑嘌呤。作用原理是通過(guò)抑制DNA的合成，從而抑制B細(xì)胞和T細(xì)胞的增殖。③ 全身性免疫抑制劑，主要指皮質(zhì)激素如地塞米松，是非特異性的抗炎藥物，由于其廣泛的不良反應(yīng)，一般作為維持用藥而不長(zhǎng)期使用［21］。④ TOR抑制劑雷帕霉素，它通過(guò)阻斷信號(hào)傳導(dǎo)通路抑制T淋巴細(xì)胞增殖，與FK506相比，優(yōu)勢(shì)在于可以阻斷鈣依賴性以及非鈣依賴性的信號(hào)傳導(dǎo)通路，且對(duì)于腎臟的毒性更低［22］。⑤ 抗淋巴細(xì)胞抗體，包括單克隆抗體及多克隆抗體，這種生物性抑制劑可以特異性靶向免疫相關(guān)淋巴細(xì)胞，從而減少了對(duì)非免疫系統(tǒng)的損害，在輔助誘導(dǎo)免疫耐受和免疫抑制方面具有廣闊的前景［23］。

除了免疫抑制藥物的治療作用外，機(jī)體自身還會(huì)表現(xiàn)出一定的免疫耐受，研究其中的機(jī)制及影響因素對(duì)于研發(fā)出靶作用更強(qiáng)、副作用更小的免疫抑制劑有著重要的意義［24］。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cells，Tregs）是CD4+T細(xì)胞在轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）等細(xì)胞因子的誘導(dǎo)下分化成的一種T細(xì)胞，具有免疫無(wú)能性及免疫抑制性。Treg通過(guò)分泌細(xì)胞因子或者細(xì)胞接觸兩種方式發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，抑制自身反應(yīng)性T細(xì)胞應(yīng)答，在維持免疫耐受中發(fā)揮重要作用。這種T細(xì)胞表面除了表達(dá)CD4+CD25+外還有核轉(zhuǎn)錄因子Foxp3，它的組成性表達(dá)是Treg不受活化狀態(tài)影響的標(biāo)志性分子，也是發(fā)揮功能的前提條件［25-26］。Demirkiran 等［27］研究表明，在肝移植術(shù)后發(fā)生急性排斥反應(yīng)的患者體內(nèi)循環(huán)的CD4+CD25+Treg的數(shù)量較未發(fā)生排斥的患者低，表明提高受者Treg的數(shù)量有利于移植肝的生存，He等［28］的研究結(jié)果也支持了這一論點(diǎn)。因此，Treg細(xì)胞有可能成為診斷或發(fā)現(xiàn)肝移植術(shù)后急性排斥反應(yīng)發(fā)生的有效指標(biāo)。

CD4+T細(xì)胞除了可分化為T(mén)h1、Th2以及Treg細(xì)胞之外，它還可在IL-6及IL-1β的誘導(dǎo)下分化為T(mén)h17細(xì)胞。有研究表明［29］，Th1和Th17細(xì)胞與免疫排斥有關(guān)，而Th2細(xì)胞與免疫耐受有關(guān)，Th1/Th2向Th2漂移可以誘導(dǎo)肝移植后的免疫耐受。但Zhang等［30］人在小鼠上的研究結(jié)果顯示，Th1/Th2向Th2偏移與免疫耐受并無(wú)關(guān)系。近年來(lái)的研究逐漸將關(guān)注點(diǎn)移向Th17/Treg，免疫排斥還是免疫耐受取決于Th17和Treg的平衡［31-32］。Th17細(xì)胞在TGF-β等因子的存在下促使初始T細(xì)胞活化，在機(jī)體內(nèi)起到免疫促進(jìn)的作用，而Treg是抑制免疫細(xì)胞毒作用的關(guān)鍵，它們之間的關(guān)系密切而復(fù)雜［33］。Treg可以促使CD4+T細(xì)胞向Th17細(xì)胞分化，也可以在IL-2和IL-1β的誘導(dǎo)下以自我轉(zhuǎn)化的方式形成Th17細(xì)胞，而Th17在某些情況下受Treg的調(diào)控［34］。初始T細(xì)胞的定向分化取決于T細(xì)胞激活的微環(huán)境，這就提示我們可以通過(guò)抑制IL-6、TNF-α、TGF-β以及INF-γ這些細(xì)胞因子來(lái)實(shí)現(xiàn)移植肝的免疫耐受。

盡管免疫抑制劑的使用延長(zhǎng)了移植受者的生存時(shí)間，但是這些藥物均具有一定的毒副作用，因此，誘導(dǎo)受者產(chǎn)生針對(duì)移植肝的免疫耐受是徹底克服移植排斥反應(yīng)的理想策略，并已成為移植免疫學(xué)研究領(lǐng)域最富挑戰(zhàn)性的課題之一。目前尚在實(shí)驗(yàn)研究中的免疫耐受方案有阻斷T細(xì)胞識(shí)別抗原后活化所需的共刺激信號(hào)，誘導(dǎo)T細(xì)胞失能、過(guò)繼輸注Treg細(xì)胞、定向調(diào)控輔助T細(xì)胞亞群的分化以及造血干細(xì)胞移植等［35-39］。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，肝移植術(shù)后免疫排斥反應(yīng)的研究機(jī)制越來(lái)越清楚，藥物選擇越來(lái)越廣泛，誘導(dǎo)免疫耐受的研究也越來(lái)越豐富，但實(shí)際應(yīng)用于臨床上的有效方法還很少。如何在理論的基礎(chǔ)上開(kāi)展有益于患者的臨床研究仍然是今后工作的重點(diǎn)。