异种移植排斥机制——转载

早在1905年，法国医生Princeteau就进行了世界上第一例临床异种移植手术。近几年来，由于人同种移植飞速发展，导致供者器官再次严重短缺，所以，自90年代初，异种移植再次引起人们的兴趣。美国匹兹堡Starzl等［1］预测，器官移植的最终发展趋势将逐渐走向使用动物器官，通过基因工程和其它调节供者器官的方法，将使异种移植的广泛开展成为可能。

一、超急性排斥反应

目前，临床异种移植最常用、最理想的供者动物是猪。猪与人类的非协调性异种移植的最大障碍是由体液免疫造成的、发生于移植后数分钟至数小时的超急性排斥反应，其病理特征是内皮细胞功能紊乱、血小板栓子形成。

启动非协调性异种移植的超急性排斥反应有三种方式。方式(1)：受者的天然抗体和供者内皮细胞反应，通过经典途径激活补体。方式(2)：受者补体直接被供者内皮细胞激活，不需天然抗体参加。这种通过补体的替代途径，是由于受者的循环抑制蛋白(H因子)与内皮细胞的不良反应造成的。方式(3)：由于物种间的结构差异，供者细胞的补体抑制蛋白不能抑制受者补体的激活，使补体在供者器官上被激活。这种激活过程可以自发，也可以通过方式(1)。

二、天然抗体

天然抗体预先存在于受者血液循环中，是由CD5阳性的B细胞产生的。Cramer［2］发现在许多种属中，都是由同一种基因编码产生天然抗体。有资料表明［3，4］，受者血液灌注异基因供者器官后，天然抗体迅速从受者循环中清除；异种移植排斥反应发生时，受者免疫球蛋白沉积于异基因移植物内；清除受者循环中的天然抗体可延长移植物存活。Daggett［5］的实验证实，在猪-狒狒的肺移植中，术前用狒狒的血清灌注猪肺可延长移植肺的存活。

目前的证据提示，有意义的天然抗体主要是IgM。Platt等将猪的心肾移植给猴，术后2小时的免疫病理学检查发现IgM沉积于内皮细胞上，且伴补体成分共同沉积。IgG则沉积在基质中，提示IgG的存在主要是血管渗出所致，可能继发于内皮细胞激活。

天然抗体识别的靶抗原在不同种属间也是不同的。在猪-灵长目动物间，灵长目动物狒狒、猴等的天然抗体主要识别猪内皮细胞上的一种表面糖蛋白gp115/135，而不是糖脂或磷脂。天然抗体与内皮细胞的结合可被不同的糖蛋白酶消除，主要的抗原决定簇是定位于与糖蛋白联系的低聚糖上，即α-半乳糖苷(α-Gal)。

三、补体

克服猪-人异种移植超急性排斥反应的先决条件是阻断补体激活。非协调性异种移植术后，受者循环中的补体水平迅速下降，反映出补体在移植后的“消耗”；另外在发生排斥的异种移植物中，补体蛋白迅速积累。这种消耗和积累可能是由于“非特异性”渗出或移植物“捕获蛋白”造成的，IgG、白蛋白、α-2巨球蛋白可能通过这种机制积累在移植物中，积累的另一种机制可能是由于激活补体的瀑布效应。当用眼镜蛇毒素因子(CVF)清除补体或受者严重缺乏补体时，非协调性异种移植的器官存活时间显著延长。

补体的激活有两种途径：一是经典途径，另一是替代途径。超急性排斥反应中补体的激活是通过经典途径还是替代途径，目前尚存在争议，可能与供受者的种属有关。有人发现在猪与猴心肾移植中的排斥器官见到IgM、C3、C4、C5、C9沉积，无备解素、因子B沉积；清除天然抗体，维持补体正常水平，不发生超急性排斥反应。提示在猪-灵长目动物异种移植中，补体可能通过经典途径而被激活；补体并不直接损伤内皮细胞，而需要天然抗体参加。Miyagawa等在豚鼠-大鼠心脏移植中见C3显著下降，而不伴C4、C2消耗，提示在某些种属，如豚鼠-大鼠，经替代途径激活补体占主要地位。

补体激活的关键催化过程可以被某些血清和细胞产生的蛋白质所调控。这些蛋白称为补体调节蛋白(CRPs)，包括血清补体抑制因子，如C1抑制因子、因子H、因子I、抗凝血酶Ⅲ、C4结合蛋白；和细胞产生的补体抑制因子，如补体受体1、衰变加速因子、膜辅蛋白、同源限制因子。这些蛋白可以有效的阻止由于补体激活造成的细胞损伤。CRPs对同种补体或种属关系较近的异种补体可以发挥更大的作用；而对种属关系较远(如猪-人)的异种补体抑制作用弱，称为不匹配。供者器官的CRPs功能受限，使异基因器官对受者补体仍敏感，是造成超急性排斥发生的原因之一。另外，补体抑制蛋白的种属特异性将决定抗体结合抗原后的生物结果。将受者补体抑制蛋白的特异性基因插入供者内皮细胞，可控制超急性排斥反应并延长移植物的存活时间［6］。

四、内皮细胞

1.内皮细胞的激活：静止时的血管内皮细胞具有选择通透性和抗血栓形成的能力。猪内皮细胞的激活可由人天然抗体、补体的刺激产生，与超急性排斥反应的病理改变同时出现。内皮细胞激活可造成多种代谢改变：(1)组织因子和纤溶酶原抑制因子的合成，及细胞表面血栓调节素的丢失；(2)血小板激活因子释放；(3)细胞表面粘附分子的表达增强，炎性细胞的附壁；(4)肝素硫酸盐(HSP)丢失。它们共同形成超急性排斥反应的病理改变。

Geller等［7］发现在人血清中一种称为7C11的抗体可以直接激活猪内皮细胞。在少数情况下，即使缺乏天然抗体和补体，仍可有内皮细胞、血小板的激活，排斥发生。原因是：(1)不同种属间分子的相互作用可能启动内皮细胞激活和血栓形成；(2)某些抑制因子，在种内可阻止反应，但在不同种间可能不起作用。Blum等［8］用两种补体抑制剂FUT和K76虽可减少受者血清中的补体成分在异种供肺中的沉积，但均不能延长供肺的存活时间。

2.血栓形成：超急性排斥反应的主要并发症是血栓形成，伴纤维素沉积、血小板激活、移植物梗死。激活的人血小板能够增加猪内皮细胞上组织因子和E-选择素的表达，使异种内皮细胞发生促凝、促炎症的改变，导致白细胞粘附和血栓形成。正常时内皮细胞可通过以下途径抑制血小板凝聚：第一、释放前列环素(PG12)。第二、产生一氧化氮(NO)。第三、膜产生的外源性ADP酶的活性增强。Suckfull等［9］把PGF1α(前列环素的稳定代谢产物)作为内皮细胞激活的标志物，他用人血灌注猪的心脏，发现超急性排斥反应发生时PGF1α水平显著升高，伴冠状动脉血流阻力增加。Fujiwara［10］在大鼠-豚鼠的心脏移植中，加入抗凝血酶Ⅲ和可溶性补体受体1，1小时后可使PGI2在内皮细胞上的含量明显增加，阻止血小板凝聚，延长移植物存活时间。

凝血过程中的功能紊乱受表达于内皮细胞上血栓调节素的控制，它可以结合并激活蛋白C，降解Ⅴα和Ⅷα等促凝物质，封闭促凝血的酶类。将血栓调节素人基因转入猪血管内皮细胞中，即使猪内皮细胞被激活，也可阻止血栓调节素的丢失，防止血栓形成［14］。

与血栓形成密切相关的另一种重要的物质是糖蛋白肝素硫酸盐(HSP)，HSP是内皮细胞膜上的一种表面糖蛋白，在内皮细胞膜和正常血管的细胞外间质中形成血管的三种物理学特征：一是通过局部活化抗凝血酶Ⅲ，维持细胞表面抗血栓功能。二是锚定超氧化物岐化酶(SOD)，阻止氧化物损伤。三是增强血管完整性，维持屏障作用，阻止血浆蛋白和血细胞渗出。Platt等［11］的实验表明，当猪血管内皮细胞暴露于正常人血清时，肝素硫酸盐迅速、大量地释放，4分钟内释放5%，1小时内释放大于50%。而且释放量随结合于内皮细胞上的IgM数量变化而变化。肝素硫酸盐的释放发生于不可逆性细胞损伤之前，提示肝素硫酸盐从血管内皮细胞上的丢失可能是超急性排斥反应的关键步骤和标志。

3.中性粒细胞粘附：内皮细胞激活可产生多种粘附分子，导致中性粒细胞、血小板、纤维蛋白粘附于内皮细胞表面。Yamataka等［12］认为，针对LFA-1、ICAM-1等粘附分子的单克隆抗体(MAbs)能阻止异种移植排斥发生、延长存活时间，但不能逆转已形成的排斥反应。