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移植免疫

移植把遗传上不同却生理正常的组织放入受者体内。免疫系统读取供受者的人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)、次要组织相容性抗原、预存抗体以及缺血—再灌注造成的组织背景;移植物的器官功能则是另一层临床评价对象。识别、效应和移植物功能之间因而存在多个可被检测与干预的中间层。

同种异体识别连接实体器官排斥、选择性移植耐受和造血干细胞移植后的移植物抗宿主病。由自身细胞演化而来的异质性靶物见肿瘤免疫,具体免疫抑制与免疫重建方案的证据评价见免疫干预

同种异体抗原的识别

自体移植使用同一个体的组织,同基因移植发生在遗传背景相同的个体之间,同种异体移植则发生在同一物种的遗传不同个体之间。临床实体器官和造血干细胞移植的主要免疫难题来自同种异体差异。HLA 是最显著的差异来源,许多位于 HLA 之外的多态蛋白也会产生次要组织相容性抗原。供受者 HLA 越接近,强烈同种异体反应的机会通常越低,但次要抗原、预存抗体、组织损伤和免疫抑制方案仍会影响结局。

受者 T 细胞可沿三条彼此交叠的路径读取供者抗原。直接识别由供者抗原呈递细胞把完整的供者肽—HLA 复合物展示给受者 T 细胞;由于大量受者 TCR 能交叉识别异体 HLA,这条路径可迅速形成强烈应答。间接识别则由受者抗原呈递细胞摄取供者蛋白,将其中的肽装载到受者自身 HLA 上,进而持续支持 CD4 T 细胞帮助、B 细胞应答和抗供者抗体形成。半直接识别发生在受者抗原呈递细胞从供者细胞或细胞外囊泡获得完整供者肽—HLA 复合物时;同一细胞因而可能一面展示完整供者复合物,一面呈递加工后的供者肽,协调不同 T 细胞群。1

移植手术造成的缺血—再灌注、细胞坏死和内皮激活会提供趋化、共刺激和先天炎症背景,使进入移植物的淋巴细胞更容易形成效应。HLA 差异决定重要的识别靶标,供者器官质量、缺血时间、感染、既往致敏和治疗依从性则共同影响排斥速度与组织环境。

移植物排斥的时间与机制

超急性排斥发生在再灌注后的数分钟至数小时,典型基础是受者在移植前已经具有针对供者 ABO 血型抗原或 HLA 的抗体。抗体结合移植物血管内皮后可激活补体、血小板和凝血,造成广泛微血栓、灌注中断与缺血坏死。血型相容性评估、抗 HLA 抗体筛查和供受者交叉配型用于在移植前发现这类高风险组合。

急性排斥可以由 T 细胞介导,也可以由抗体介导,二者还可同时存在。T 细胞介导的排斥常见间质炎症、实质细胞损伤或血管炎;抗体介导的排斥涉及供者特异性抗体、微血管损伤和补体或转录等证据。发生时间可在移植后的早期,也可因免疫抑制不足、停药或新生供者特异性抗体而在多年后出现。现代诊断需要结合移植物功能、供者特异性抗体和活检形态;“急性”描述临床病程,执行机制需另行判定。2

慢性移植物功能衰退表现为血管内膜增厚、间质纤维化和实质单位逐渐丢失。反复或持续的 T 细胞与抗体反应可以推动这一过程,缺血、高血压、药物毒性、感染和基础疾病复发等非免疫损伤也会共同塑造终末形态。“超急性—急性—慢性”主要描述临床时间和病理格局,各阶段可共享细胞和抗体效应;慢性损伤尤其需要同时评价免疫与非免疫因素。

维持性免疫抑制通过限制 T 细胞启动与增殖、细胞因子信号或抗体应答,降低排斥概率,同时也削弱抗感染和抗肿瘤监视,并带来代谢、肾脏或其他器官毒性。更理想的移植耐受是对供者抗原形成选择性低反应而保留广泛防御能力;调节性细胞、供者—受者嵌合和共刺激调控都在探索之列,但临床上仍需用移植物状态、药物暴露和受者风险动态寻找平衡。3

移植物抗宿主病

实体器官排斥主要是受者免疫系统攻击移植物;移植物抗宿主病(GVHD)的方向相反,是移植物中的免疫活性供者 T 细胞识别并攻击受者组织。异基因造血干细胞移植需要让供者造血与免疫系统在受者体内重建,因而既可能发生 GVHD,也可能产生清除残留恶性血液细胞的移植物抗白血病效应。供受者相容性、预处理造成的组织损伤、供者 T 细胞组成和移植后免疫调节共同影响两种效应的平衡。4

急性 GVHD 的典型表现集中于红斑或斑丘疹、胃肠道症状和胆汁淤积性肝病。慢性 GVHD 则是涉及炎症、细胞与体液免疫及纤维化的多器官综合征,可出现皮肤苔藓样或硬化性改变、口腔和眼部病变、筋膜与关节活动受限以及闭塞性细支气管炎综合征等;部分患者还会同时保留急性 GVHD 表现,形成重叠型慢性 GVHD。

现行美国国立卫生研究院(National Institutes of Health,NIH)分类以临床特征和诊断证据区分急、慢性 GVHD。移植后 100 天以内、且没有慢性 GVHD 特征的典型表现称为经典急性 GVHD;相同的急性表现若持续、复发或在第 100 天后才出现,仍可归入持续性、复发性或晚发急性 GVHD。慢性 GVHD 需要相应诊断性表现,或由活检、实验室与专科检查支持的特征性表现,发生时间本身不构成诊断。5

输血相关 GVHD(transfusion-associated GVHD,TA-GVHD)来自血液制品中的活供者 T 细胞在受者体内存活、扩增并攻击皮肤、肠道、肝脏和骨髓。免疫功能低下者难以排斥这些细胞;供者对某个 HLA 单倍型纯合、受者同时携带该单倍型和另一单倍型时,还会形成单向匹配:受者可能难以识别供者细胞,供者 T 细胞却能识别受者没有共享的 HLA。因此,亲属供血或某些 HLA 高度匹配情境尤其危险。启动环节是供者 T 细胞对受者异体抗原的识别。对有指征的细胞性血液成分进行辐照,可阻断供者淋巴细胞增殖;白细胞去除能减少淋巴细胞数量,但不能可靠替代辐照。6

参考资料与延伸阅读

  • Murphy K, Weaver C, Berg LJ. Janeway's Immunobiology. 10th ed. W. W. Norton, 2022.
  • Lakkis FG, Lechler RI. Origin and biology of the allogeneic response. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2013;3:a014993.
  • Colvin RB, Smith RN. Antibody-mediated organ-allograft rejection. Nature Reviews Immunology. 2005;5:807–817.
  • Demetris AJ, Bellamy C, Hübscher SG, et al. 2016 comprehensive update of the Banff Working Group on liver allograft pathology. American Journal of Transplantation. 2016;16:2816–2835.
  • Zeiser R, Blazar BR. Acute graft-versus-host disease — biologic process, prevention, and therapy. New England Journal of Medicine. 2017;377:2167–2179.
  • Jagasia MH, Greinix HT, Arora M, et al. National Institutes of Health Consensus Development Project on Criteria for Clinical Trials in Chronic Graft-versus-Host Disease: I. The 2014 Diagnosis and Staging Working Group report. Biology of Blood and Marrow Transplantation. 2015;21:389–401.e1.

  1. 直接、间接与半直接同种异体识别及供者细胞外囊泡转移肽—MHC 的机制,参见 Marino 等 Activation and regulation of alloreactive T cell immunity in solid organ transplantation;HLA 的遗传与肽呈递基础见抗原加工、呈递与 MHC。 

  2. T 细胞介导与抗体介导排斥可以在急性和慢性损伤中交叠;抗体、内皮和补体机制参见 Colvin、Smith Antibody-mediated organ-allograft rejection,现代活检分类的证据组合参见 Banff 2022 Kidney Meeting Report。 

  3. 调节性免疫细胞、嵌合与供者特异性低反应的研究框架,参见 Wood、Sakaguchi Regulatory T cells in transplantation tolerance。 

  4. 异基因造血干细胞移植后组织损伤、供者 T 细胞启动、效应与调节的连续过程,参见 Zeiser、Blazar Acute graft-versus-host disease。 

  5. NIH 2014 诊断与分期共识明确以临床特征而非移植后时间区分急、慢性 GVHD,并规定慢性 GVHD 的诊断性表现与辅助证据要求;第 100 天后的持续、复发或晚发急性表现仍属于急性类别,见 Jagasia 等工作组报告。 

  6. TA-GVHD 的供者淋巴细胞来源、HLA 共享风险和预防证据,参见 Kopolovic 等 A systematic review of transfusion-associated graft-versus-host disease及 British Society for Haematology Guidelines on the use of irradiated blood components。 

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