第二節 器官移植免疫學
一、主要組織相容性抗原與次要組織相容性抗原
　　器官移植最大的障礙在于供受體之間的免疫排斥問題。目前的臨床移植基本上屬于同種異體，同種異體移植排斥反應的本質是免疫應答反應。受體的免疫系統針對供體器官，具有抗原特異性的免疫應答，表現為區分“自己”與“非己”的排斥反應，并具有記憶性；其主要由主要組織相容性抗原(major histocompatibility complex, MHC)引起，此類抗原在臨床中則為人類白細胞抗原（human leucocyte antigen, HLA）。HLA在隨機人群中的個體之間相同或相似的可能性極小。次要組織相容性抗原系統（major histocompatibility complex,mHC）也可以引發排斥反應，如男性性染色體控制的H-Y抗原即為次要組織相容性抗原。
HLA系統是目前人類已知的最復雜的基因群。HLA復合體位于第六對染色體的短臂，其每個基因位點存在多種等位基因，導致HLA系統的高度多態性。根據HLA抗原結構、功能、組織分布及其基因編碼的不同，可將其分為三類抗原。HLA-Ⅰ類抗原是指HLA-A、B、C等座位上的抗原。Ⅰ類抗原廣泛分布于機體各種組織有核細胞的表面。HLA-Ⅱ類抗原屬HLA-D區域基因編碼，包括HLA-DP、HLA-DR、HLA-DQ等，分布在各種淋巴細胞亞群及樹突狀細胞、巨噬細胞等抗原遞呈細胞表面，與免疫反應關系密切。在受到淋巴因子誘導下，HLA-Ⅱ表達可上調。HLA-Ⅲ類抗原是一些補體蛋白和細胞因子，少量存在于細胞表面，而大部分存在于血漿中。
目前常用的HLA分型技術有血清學分型技術、細胞學分型技術和DNA分型技術。血清學分型技術主要適用于HLA-Ⅰ類抗原的檢測，優點是快速簡便，但存在一定的誤差，細胞學分型技術如混合淋巴細胞培養，是骨髓移植的必要的配型手段。近年來DNA分型技術有了長足的發展，對HLA-Ⅱ類抗原的分型具較高的分辨率和特異性，操作簡便快捷，重復性好。
盡管目前多種新型免疫抑制方案的出現，組織配型對移植結果仍存在一定的影響。在腎移植、胰腺及小腸等臟器移植中，較為滿意的組織配型往往可以減少排斥反應的發生，提高移植物的長期存活率，尤其對慢性排斥的影響較為顯著。但對于肝臟移植，大量實踐表明，HLA組織配型對中長期療效的影響并不明顯。
二、排斥反應
T細胞在移植免疫排斥反應中發揮了極為重要的作用。T細胞在胸腺內發育成熟，經過陽性與陰性選擇，分化為特異性識別異已抗原的免疫細胞。B細胞與巨噬細胞等，與T細胞一起，組成一個復雜的免疫反應系統，通過細胞間的相互作用，導致了排斥反應的發生。
T細胞是一種特異性的免疫細胞，其表達的T細胞受體（TCR），可以跟特異的抗原結合。T細胞與抗原遞呈細胞（antigen presenting cells, APC）相互作用，完成抗原識別過程，其可分為直接遞呈與間接遞呈。直接遞呈是指受體T細胞與移植器官的供體APC上的同種異體MHC分子直接作用，完成抗原識別過程，急性排斥反應的抗原遞呈主要由該途徑介導。間接遞呈是指供體抗原進入受體二級淋巴組織后，與受體APC相互作用完成抗原識別過程，該過程與普通免疫應答過程相似。
TCR與APC表面提呈的結合有MHC分子的抗原決定簇相互作用后，其表面IL-2R表達上調，同時IL-2分泌增加，IL-2通過T細胞的自分泌與旁分泌作用，促進激活的細胞進入分裂增殖階段。IL-2與IL-2R之間形成激活的正反饋作用。除此之外，T細胞的激活過程尚需共刺激信號的協同作用，T細胞表面的CD28，CD40分子，必須與APC表面的B7－1（CD80）、B7－2（CD86）及CD154分子相互作用，才能使T細胞的激活過程得以完成，否則T細胞會進入無反應狀態。另外，T細胞在激活后也表達CTLA－4，CTLA－4與可以與APC表面的B7分子結合，但不產生信號傳導，因此可起到調節性的抑制作用。
抗原決定簇與TCR結合后，TCR產生相應的構象變化，其?鏈被磷酸化，通過與G蛋白藕聯，激活細胞內的磷酯酶C，后者進一步催化PIP2 (phosphatidilinosital 4,5 biphosphate)水解產生IP3 (inosital 1,4,5-triphosphate)與DAG (diacylglycerol)，導致胞內Ca2+離子濃度變化，激活蛋白激酶C，最終導致一系列的早期激活基因的表達，如NFAT與c-fos基因等，使IL-2與IL-2R表達增加。
Th細胞激活后，通過分泌細胞因子，不但促進自身進一步分裂增殖，同時也可以激活CD8＋的細胞毒性T細胞、B細胞等。細胞毒性T細胞通過分泌穿孔素、顆粒酶等形成對移植器官靶細胞的損傷，誘導靶細胞的凋亡。B細胞主要通過轉化為漿細胞，分泌合成抗體，經過體液免疫，或抗體介導的細胞免疫反應對移植物起到破壞作用。其它非經典排斥途徑中的免疫細胞，如巨噬細胞、NK細胞、嗜酸性細胞，也分別通過吞噬作用及分泌相應的細胞因子和趨化因子，在排斥的效應階段起到一定的作用（圖19-1）。
排斥反應按組織形態學變化及發病機制的不同，可分為超急性排斥(hyperacute rejection)，急性排斥(acute rejection)和慢性排斥(chronic rejection)。（1）超急性排斥反應 是受體對移植物的一種迅速而劇烈的反應，一般于移植后數分鐘至24小時內出現。是一種抗體介導為主的排斥反應。循環抗體與移植物細胞表面HLA抗原結合并激活補體系統，從而引起局部嚴重的炎癥反應與內皮細胞損害、血栓形成，迅速導致移植物損傷失活。（2）急性排斥反應 較常見，可在移植后數日內發生。由于免疫抑制劑的使用，也可在數月或數年后突然發生。此種排斥反應常以細胞免疫為主，發生在移植后數月。病理特征為大量單核細胞和淋巴細胞浸潤伴移植物組織損傷，但也可以是以體液免疫為主的反應，又稱血管排斥反應。其免疫過程主要為抗體介導的排斥反應，以急性血管病變為其突出特征，免疫球蛋白、補體及纖維蛋白沉積，血管壁內常伴有淋巴細胞、中性粒細胞浸潤。（3）慢性排斥反應是指移植后數月或數年后，移植器官功能逐漸喪失，以移植物血管內膜增生，移植物纖維化為病理特征。目前認為，慢性排斥反應除免疫學因素以外，與缺血再灌注損傷、病毒感染等非免疫學因素也明顯相關，急性排斥所造成的組織損傷亦可成為晚期移植物功能喪失的病理學基礎。目前的免疫抑制治療尚無法有效控制慢性排斥反應，再次移植是唯一的治療手段。
除宿主抗移植物的排斥反應之外，還存在移植物抗宿主病（graft versus host 　disease,GVHD）的情況， 常見于廣泛免疫抑制受體接受骨髓移植后發生。移植骨髓中的干細胞分化成T細胞或B細胞，或骨髓攜帶的淋巴細胞，與受體HLA相接觸時可誘發移植物對受體組織的排斥反應。另外也常見于有大量淋巴組織的實質性器官移植，如小腸移植。
三、免疫抑制藥物
免疫抑制藥物的應用是器官移植成功的關鍵措施之一。目前器官移植常用的免疫抑制劑主要分為三大類：①清除機體淋巴細胞的藥物，如抗淋巴細胞球蛋白(ALG)等；②通過抑制淋巴細胞激活，阻斷排斥反應過程，如環孢菌素A（CSA）、他克莫斯（FK506）等。雷帕霉素是新近出現的免疫抑制藥物，通過阻斷淋巴細胞細胞因子受體信號傳導，抑制細胞分裂，達到免疫抑制效果；③抗細胞代謝藥物，主要有嘌呤和嘧啶的類似物，如霉酚酸酯（MMF）、硫唑嘌呤（AZA）等，可以抑制淋巴細胞分裂擴增。糖皮質激素也是常用的免疫抑制劑之一，對單核-巨噬細胞、中性粒細胞、T、B細胞均有較強的抑制作用，但因其存在一系列副作用，目前已出現減少用量或停用激素的免疫抑制方案。免疫抑制劑FTY720，通過促進外周淋巴細胞歸巢，減少循環中的淋巴細胞數量，以達到免疫抑制效果。一些中藥具有不同程度的免疫抑制作用，如雷公藤多甙是效果較為肯定的免疫抑制劑之一。另外，IL-2R抗體（Daclizumab和Basiliximab）也開始進入臨床使用。
任何一種免疫抑制劑的作用都是無選擇性的，不可避免地造成受體免疫系統廣泛的抑制，在減少移植器官排斥反應的同時，會導致一系列的并發癥，其中最主要的感染。致病原包括細菌、病毒、原蟲等。巨細胞病毒（CMV）、Epstein-Barr病毒（EBV）的感染，在器官移植受體中較常見。移植后6～12周，及大劑量免疫抑制劑沖擊治療后，是感染發生的高峰期。長期使用免疫抑制劑也導致腫瘤發生率增加，尤其是病毒相關的腫瘤，如淋巴組織增殖綜合癥轉變而成的惡性淋巴瘤。其它毒副作用包括骨髓抑制，肝、腎毒性、心血管與代謝性并發癥等。
四、移植免疫耐受
移植耐受是指受體免疫系統在不使用或短暫使用免疫抑制藥物的前提下，對供體器官不產生排斥反應，但保持對其它抗原的免疫應答反應，從而使供體器官獲得長期存活。移植耐受是一種供體抗原特異性的免疫耐受作用。器官移植的免疫耐受可分為中樞性耐受與外周性耐受。前者是通過在中樞器官如胸腺內的克隆消除，清除機體異體反應性淋巴細胞，以獲得對供體抗原的免疫耐受。如供受體間的混合嵌合狀態（供體嵌合細胞＞1%）形成，可有效誘導移植物的免疫耐受。當免疫耐受過程主要發生在外周免疫器官，如脾臟與淋巴結，或移植物本身，稱作外周耐受。
微嵌合狀態（供體嵌合＜1%）與移植耐受：應用供者骨髓或淋巴細胞輸注，可誘導同種移植耐受且與微嵌合狀態有關。長期存活的移植患者已對供體的組織抗原產生了免疫耐受，表現為供、受體白細胞共存的微嵌合狀態。
一些器官在移植后免疫排斥反應發生率低、程度輕，稱作免疫特惠器官，如肝臟、睪丸、角膜等。肝臟與其它器官聯合移植時，肝臟往往對共同移植的器官有保護作用。其機制可能跟肝臟對供體抗原特異性性T細胞有激活后消除作用有關。
免疫耐受誘導方法還包括：（1）胸腺注射供體抗原：通過胸腺內注射供體特異性的抗原或抗原基因，目的是通過胸腺在T細胞發育過程中消除供體反應性的T細胞，以獲得移植耐受。（2）共刺激通道阻斷：因為共刺激信號是T細胞激活的必須條件，通過單克隆抗體等在T細胞與APC作用過程中阻斷CD28-B7或CD40-CD154通道，可誘導T細胞的無反應狀態。如采用CTLA4Ig這一可溶性重組融合蛋白對CD28－B7已經進入臨床實驗階段。（3）阻斷抗原識別過程中的其它信號：通過抗CD3、CD4抗體阻斷抗原識別過程，也可以誘導免疫耐受。尤其是抗CD4抗體，可能誘導調節性T細胞，而形成外周耐受。（4）阻斷T細胞遷移：通過對趨化因子及其受體的阻斷，使T細胞向移植物或向二級淋巴細胞的遷移受阻，是近年來免疫耐受誘導方案中出現的新思路。（5）其它如口服耐受、人工合成多肽、阻斷粘附分子等手段也在動物實驗中產生了一定的效果，為臨床移植耐受的實現提供了科學依據。