導(dǎo)致器官移植排斥的免疫學(xué)原因分析范文

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摘要:近年器官移植的體液免疫理論逐漸受到重視，器官移植產(chǎn)生的排斥反應(yīng)是細胞免疫與體液免疫共同作用的觀點已取得共識。對導(dǎo)致器官移植發(fā)生排斥反應(yīng)的免疫學(xué)原因做出詳細解釋，并對相應(yīng)部分的教學(xué)提出建議。

關(guān)鍵詞:器官移植排斥反應(yīng)細胞免疫體液免疫

人教版高中生物學(xué)教材強調(diào)器官移植所面臨的最大問題是免疫排斥，但未就器官移植產(chǎn)生排斥的免疫學(xué)原因做深入探討。高中生物學(xué)教師常將器官移植產(chǎn)生的免疫排斥反應(yīng)僅總結(jié)為發(fā)生細胞免疫，或?qū)ζ鞴僖浦才懦獾拿庖邔W(xué)原因有疑惑。其實，器官移植產(chǎn)生排斥不僅因細胞免疫，還有體液免疫。人教版高中生物學(xué)必修3第2章第4節(jié)免疫調(diào)節(jié)中提到器官移植所面臨的問題，其中講到器官移植會產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)（教材第39頁）。高中教師在講授這部分內(nèi)容時，常將導(dǎo)致器官移植產(chǎn)生排斥的免疫學(xué)原因直接歸結(jié)為細胞免疫，或?qū)?dǎo)致器官移植排斥的免疫學(xué)原因有疑惑，那么導(dǎo)致器官移植產(chǎn)生排斥的免疫學(xué)原因究竟是什么？

1器官移植分類

在器官移植手術(shù)后，受者免疫系統(tǒng)可識別移植物抗原并產(chǎn)生應(yīng)答，移植物中免疫細胞也可以識別受者組織抗原并產(chǎn)生應(yīng)答，此為移植排斥反應(yīng)。根據(jù)移植物的來源，可以將移植分為自體移植、同系移植、同種移植、異種移植［1］。1）自體移植：指移植物取自受者自身，這種移植不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。2）同系移植：指遺傳基因完全相同或是近似的個體間的移植，例如單卵孿生間的移植。這種移植通常不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。3）同種異體移植：指同種內(nèi)遺傳基因不同的個體間的移植，這種移植一般會發(fā)生移植免疫排斥反應(yīng)。4）異種移植：指不同種屬個體間的移植，由于異種動物間往往存在巨大的遺傳背景差異，這種移植會發(fā)生嚴重的免疫排斥反應(yīng)。臨床上的器官移植類型多屬于同種異體移植，本文主要對同種異體移植所導(dǎo)致的免疫排斥反應(yīng)做深入探討，文中所提器官移植均屬于同種異體移植類型。

2器官移植排斥反應(yīng)發(fā)生的細胞免疫理論

器官移植產(chǎn)生的免疫排斥反應(yīng)為“細胞性免疫排斥”是人們普遍接受的觀點，這主要是由于免疫學(xué)權(quán)威Medawar明確支持器官移植的細胞免疫理論。細胞免疫理論認為導(dǎo)致受者產(chǎn)生移植排斥反應(yīng)的關(guān)鍵是細胞，發(fā)生的是“細胞性免疫排斥”，其發(fā)生過程主要分為3個階段：識別階段、活化階段、效應(yīng)階段［2］。

2.1識別階段當(dāng)供者將器官移植給受者時，供者器官和受者器官由于組織相融性復(fù)合物（MHC）抗原不同，從而引發(fā)“細胞性排斥反應(yīng)”，來源于供者的MHC抗原通過抗原提呈細胞（APC）形成抗原-組織相容性復(fù)合物（Ag-MHCcomplex）并提呈給受者T淋巴細胞。T淋巴細胞上的抗原受體（TCR）接受APC所提呈的抗原，并通過其上的CD3分子將此信號傳遞到T淋巴細胞內(nèi)。此為“細胞性排斥反應(yīng)”的第一信號刺激，該階段即為“細胞性排斥反應(yīng)”的識別階段。除此之外，T淋巴上的CD4、CD8分子和APC表面的MHCII、MHCI類分子的配對、T淋巴細胞與APC之間的細胞粘附分子都可加強兩者的結(jié)合［2-3］。

2.2活化階段當(dāng)受者的T淋巴細胞識別了APC表面的MHC-抗原肽復(fù)合物后，APC表面的B7分子與T細胞表面的CD28分子結(jié)合，同時，T淋巴細胞活化合成白細胞介素（IL-2）等細胞因子，此為“細胞性排斥反應(yīng)”的第二信號刺激。IL-2產(chǎn)生后可通過自分泌和旁分泌作用，與T細胞上的IL-2受體分子結(jié)合，促使T淋巴細胞活化和增殖。通過上述雙信號刺激，T淋巴細胞最終分化為致敏性T淋巴細胞或者效應(yīng)性T淋巴細胞［2］。2.3效應(yīng)階段在IL-2等細胞因子的作用下，T淋巴細胞活化并大量增殖。其中，一部分在中途停止，不再分化，成為記憶細胞，另一部分則持續(xù)增殖分化成致敏性T淋巴細胞，包括CD8+T細胞（細胞毒性T細胞，Tc），CD4+T細胞（輔助性T淋巴細胞，Th）和調(diào)節(jié)性T淋巴細胞（Tr）。其中Tc細胞能夠與靶細胞結(jié)合釋放出絲氨酸二酯酶、穿孔素等，導(dǎo)致供者移植物細胞的細胞液外流等反應(yīng)發(fā)生，最終對移植物起到殺滅作用。在器官移植的細胞免疫理論中，移植物產(chǎn)生免疫排斥和丟失最主要就是發(fā)生了以上過程。多年來，該理論已普遍應(yīng)用于醫(yī)學(xué)中，例如針對器官移植細胞免疫反應(yīng)開發(fā)新型免疫抑制劑，使得器官移植中的急性“細胞性排斥反應(yīng)”的發(fā)生率逐漸降低［4］。然而，盡管多種藥物控制了細胞免疫的各個過程，排斥反應(yīng)仍然在器官移植中發(fā)生，它仍然是影響移植物長期有功能存活的主要因素。可見，器官移植發(fā)生的免疫排斥不僅僅是“細胞性排斥”，由此，近年來人們逐漸將視角擴展至器官移植產(chǎn)生的體液免疫，打破陳規(guī)，積極探索器官移植中的體液免疫現(xiàn)象。

3器官移植排斥反應(yīng)發(fā)生的體液免疫理論

器官移植的體液免疫理論直至近年來才逐漸被醫(yī)學(xué)界重視，Medawar的學(xué)生Terasaki是器官移植體液免疫理論的堅定支持者，他認為支持體液免疫理論不是對Medawar的抨擊，而是更新，并相信其導(dǎo)師如果活在今日，也會將以往具有的觀點更新［5］。器官移植的體液免疫理論認為導(dǎo)致受者產(chǎn)生移植物排斥的關(guān)鍵是抗體，近年來，關(guān)于器官移植中抗體導(dǎo)致移植物丟失的研究逐漸增多，其中，針對HLA抗原產(chǎn)生的抗體導(dǎo)致器官移植失敗的研究愈趨成熟，而非HLA抗體產(chǎn)生的排斥反應(yīng)也逐漸被發(fā)現(xiàn)。

3.1針對HLA抗原產(chǎn)生的HLA抗體導(dǎo)致移植失敗HLA抗原稱為人類白細胞抗原，也被稱為組織相容性抗原、移植抗原和組織抗原。需要注意的是，HLA抗原不是白細胞所特有的抗原，人體其他許多組織都有HLA抗原［6］，它是人類主要組織相容性抗原。HLA抗原具有多態(tài)性，特定的人體具有特定的HLA抗原，器官移植的體液免疫理論就是基于此而發(fā)展起來的［7］，即HLA抗原不同的個體間進行器官移植會導(dǎo)致“體液性排斥反應(yīng)”的發(fā)生。近年來，越來越多的研究證據(jù)證明了此觀點，例如：在腎移植后，15位發(fā)生細支氣管閉塞的排斥患者中有10位被檢測到了HLA抗體的產(chǎn)生，而12位未發(fā)生細支氣管排斥的患者，體內(nèi)沒有檢測到HLA抗體的產(chǎn)生［8］。在826例發(fā)生腎移植免疫排斥反應(yīng)的患者中有96%的人群出現(xiàn)了抗體［7］。另外，研究也說明，抗體不僅與腎移植具有相關(guān)性，也與心臟移植、肺移植和肝移植產(chǎn)生的慢性排斥反應(yīng)密切相關(guān)［4］。

3.2非HLA抗體導(dǎo)致移植物失去功能在體液免疫理論中，HLA被認為是導(dǎo)致器官移植失敗的主要原因，但研究發(fā)現(xiàn)，除HLA抗體外，還有許多非HLA抗體能和內(nèi)皮細胞抗原相互作用而參與抗體介導(dǎo)的排斥反應(yīng)，例如：血管緊張素Ⅲ型受體抗體是移植物失功的危險因素。類似導(dǎo)致“體液性排斥反應(yīng)”的非HLA抗體不斷被發(fā)現(xiàn)，例如聚集蛋白、波形蛋白、凝集素內(nèi)皮因子、Fms樣酪氨酸激酶3配體、細胞間黏附因子等［9］。綜上所述，器官移植中抗體介導(dǎo)的“體液性排斥反應(yīng)”的確不容忽視。甚至在一些特定的器官移植研究中認為導(dǎo)致移植失敗的主要原因可能是抗體，例如：腎移植中，由抗體介導(dǎo)的急性體液免疫排斥反應(yīng)被認為是移植腎功能失去的主要原因，急性“體液性排斥反應(yīng)”會使受體發(fā)生微血管炎，腎小球炎和管周毛細血管炎。除此之外，急性體液免疫排斥還可延展為慢性移植物損傷，對受者造成極大傷害［10］。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，針對器官移植的“體液性排斥反應(yīng)”已經(jīng)有了一些預(yù)防和應(yīng)對方法，對器官移植“體液性排斥反應(yīng)”有較好的抵抗效果，例如：術(shù)前進行HLA配對，實時監(jiān)測受者體內(nèi)的DSA抗體（供者特異性抗體）指標［4］，采用藥物抑制受者體內(nèi)的T淋巴細胞依賴抗體反應(yīng)，通過血漿置換清除循環(huán)HLA抗體，利用IVIG（靜脈輸注免疫球蛋白）抑制抗體，清除B淋巴細胞等［11］，由此可見，器官移植的“體液性排斥反應(yīng)”的確存在，“體液性排斥反應(yīng)”也是器官移植產(chǎn)生排斥的免疫學(xué)原因。

4“體液性排斥反應(yīng)”與“細胞性排斥反應(yīng)”共同作用

器官移植發(fā)生的免疫排斥反應(yīng)是相當(dāng)復(fù)雜的，以往認為導(dǎo)致器官移植排斥和失敗的免疫學(xué)原因僅是因發(fā)生細胞免疫的觀點顯然不全面，需及時更新。根據(jù)近年的研究，器官移植排斥和失敗的主要原因是“細胞性排斥反應(yīng)”和“體液性排斥反應(yīng)”共同作用的觀點已逐漸取得共識。例如：Lefaucheur將腎移植分為4種類型，T細胞介導(dǎo)的血管性排斥反應(yīng)、T細胞介導(dǎo)的無血管炎排斥反應(yīng)、抗體介導(dǎo)的血管性排斥反應(yīng)、抗體介導(dǎo)的無血管炎排斥反應(yīng)［12］。因此，發(fā)現(xiàn)器官移植的“體液性排斥反應(yīng)”，并不是將過去較成熟的器官移植產(chǎn)生“細胞性排斥反應(yīng)”的觀點直接丟棄，而是在此基礎(chǔ)上的拓展更新。前文提到，在細胞免疫排斥發(fā)生的效應(yīng)階段，T細胞活化并大量增殖形成Tc、Th、Tr。事實上，Th可分為Th1和Th2這2種類型，Th2型細胞主要作用于B細胞，輔助B細胞產(chǎn)生抗體，從而發(fā)揮“體液性排斥”的作用。可見，正如體液免疫與細胞免疫是協(xié)調(diào)統(tǒng)一的整體，器官移植中，產(chǎn)生的“細胞性排斥”和“體液性排斥”同樣是統(tǒng)一且不可分割的。

5建議

器官移植所面臨的免疫排斥問題作為高中生物學(xué)免疫調(diào)節(jié)一節(jié)中與社會聯(lián)系緊密的一部分，能夠引發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)生生物學(xué)科學(xué)素養(yǎng)。然而，倘若僅從教材提供的幾個問題進行教學(xué)，會降低這部分內(nèi)容對學(xué)生生物學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)效果，并且，教師若堅定認為器官移植產(chǎn)生的排斥反應(yīng)是細胞免疫或心存疑惑，也會使這部分內(nèi)容的教學(xué)達不到最好的效果。因此，針對此部分內(nèi)容，提出以下建議。

5.1對教材編寫的建議器官移植所面臨的免疫排斥問題作為一部分內(nèi)容被收入免疫調(diào)節(jié)一節(jié)中加強了科學(xué)、技術(shù)、社會之間的聯(lián)系，能夠提高學(xué)生的生物學(xué)科學(xué)素養(yǎng)，但是這部分內(nèi)容未對導(dǎo)致器官移植發(fā)生排斥的免疫學(xué)原因做深入探討，造成教師困擾的同時也與現(xiàn)階段科學(xué)研究脫節(jié)。在醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，這部分內(nèi)容是研究熱點，教材修訂時可以以課外探索、資料閱讀等形式涉及這部分內(nèi)容，或提示學(xué)生課后進行深入學(xué)習(xí)，這樣更加強了學(xué)生的STS理念，同時，對器官移植免疫研究歷史的探索也能讓學(xué)生感受到科學(xué)是發(fā)展的，有益于提升其科學(xué)本質(zhì)觀。

5.2對教師教學(xué)的建議教師在教授這部分內(nèi)容時，可引導(dǎo)學(xué)生了解器官移植排斥反應(yīng)的探索歷程。這樣不僅能完成書本現(xiàn)有內(nèi)容，也能讓學(xué)生深入了解導(dǎo)致器官移植產(chǎn)生排斥反應(yīng)的綜合原因等科學(xué)知識，與此同時，學(xué)生也能通過探索科學(xué)歷史理解到科學(xué)是不斷發(fā)展進步的，科學(xué)本質(zhì)觀得到提升。

參考文獻

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［11］石炳毅.腎移植抗體介導(dǎo)排斥反應(yīng)的研究進展.實用器官移植電子雜志,2017,5(2):108.

作者：徐秋夢 李德紅 單位：華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院