異種器官移植的免疫排斥反應研究進展

摘 要：異種器官移植是解決臨床器官移植時人體供體器官嚴重短缺的重要方法之一。近年來異種器官移植在GTKO豬培育、細胞免疫反應的應對等應對免疫排斥反應方面取得了一些明顯進展，但在凝血功能障礙、免疫損傷等方面仍有許多問題需要克服。

關鍵詞：異種器官移植；超急性排斥反應；生理屏障；凝血功能障礙

0 引言

異種器官移植，是將某一種屬個體的細胞、組織、器官移植給另一種屬個體的過程。將動物身體的器官或組織，移植到急需要相應器官或組織的人體上，若人體接受這些“異種器官移植”不引起較強的免疫反應并融入人體代替人體器官或組織工作，這將可有效解決人體移植器官嚴重短缺的現狀，為世界各地每年需移植腎臟、肝臟、心臟等器官的患者提供供體，在人類再生醫學上具有重要意義。

1 異種器官移植主要歷程

自1905年法國的Princeteau將兔腎植入腎功能衰竭兒童體內，進行了世界第一例異種器官移植手術后，近年來，人為受體的異種器官移植得到了快速發展，并取得了很多可喜進展與成果。1992年，Starzl施行狒狒對人肝移植3例，存活最長1例術后70天死于真菌感染腦出血，未檢出肝炎樣損傷；2002年，羅斯林研究中心（英）培育了5只除去GT基因小豬，作為豬/人異種移植供體；2010年，潘登科等獲得敲除α-1，3GT基因小豬（GTKO豬）7只；2012年，王維團隊培育出醫用級的用于豬/人異種移植的供體豬；2013年，第四軍醫大學一附院進行GTKO豬/藏酋猴肝移植，實驗動物和移植肝臟存活2周。

2 異種移植免疫排斥反應

異種器官移植的重要障礙之一是免疫排斥問題。豬等非靈長類哺乳動物內皮細胞表面存在由α-半乳糖成分組成的糖蛋白或糖脂質部分結構，即α-半乳糖抗原（α-galactosyl，α-Gal），它被公認為是針對人等靈長類的主要異種抗原。人體內存在針對異種動物組織抗原成分的天然抗體，異種器官移植數分鐘到48小時，受者體內的天然抗體與供者器官內皮細胞上的α-Gal結合，可出現由天然抗體介導的、補體依賴的細胞毒效應，引起移植物血管內皮細胞溶破、血栓形成以及炎癥反應，導致超急性排斥反應（hyperacuterejection，HAR）的發生，從而使移植器官發生不可逆性缺血、變性和壞死。

除HAR外，細胞免疫應答為主的急性排斥反應也是異種器官移植必須克服的免疫障礙。細胞免疫急性排斥反應可分為適應性細胞免疫反應和固有細胞免疫反應，其中適應性免疫細胞主要由T淋巴細胞介導，而固有免疫細胞由自然殺傷（NK）細胞、單核吞噬細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞等介導。

此外，異種器官移植還有可能發生遲發性異種排斥反應。即發生在異種移植術后4～5天，移植物局部出現缺血梗塞，形成廣泛的微小血管內血栓，大量的單核細胞和少許自然殺傷細胞（NK）浸潤，導致移植失敗。遲發性異種排斥反應主要由非靈長類哺乳動物細胞內Tn和Fossman抗原、主要組織相容性抗原SLA-I和SLA-II等非α-Gal抗原介導。

3 異種移植的免疫排斥應對策略研究

對于HAR的問題，目前采取了清除豬體內α-l，3-Gal抗原的表達方法。學者在基因工程技術方面，運用核轉移技術，培育能敲除表達α-1，3半乳糖轉移酶基因的豬，即小豬（GTKO豬）。由于該豬敲除α-1，3GT基因，體內就不含α-半乳糖抗原，可避免超急性排斥反應。2002年，英國蘇格蘭羅斯林研究中心研究人員利用克隆科技和基因工程技術，培育了5只除去GT基因小豬；2010年，潘登科等獲得敲除α-1，3GT基因小豬（GTKO豬）7只；2012年初，王維等培育出醫用級的用于豬/人異種移植的供體豬。同時，為了防止異種器官移植后激活人補體系統引起的免疫排斥反應，豬體內轉染人補體調節蛋白（CD46）編碼基因。培育轉染人補體調節蛋白（CD46）編碼基因小型豬，使HAR問題基本得到了解決。

對于細胞免疫反應的應對策略，常用的方法是使用非特異性免疫抑制劑、生物隔離技術和誘導T淋巴細胞免疫耐受等。在用非特異性免疫抑制劑方面，隨著非特異性T淋巴細胞免疫抑制藥物如抗胸腺細胞球蛋白（ATG）、嗎替麥考酚酯（MMF）、環孢素A（CsA）的研制不斷進步，使用這些免疫制劑，能明顯提高移植物的存活時間，但其療效仍還不夠理想，制劑的副作用較大，有一定的不良反應。在生物隔離技術方面，其主要用于豬/人胰島異種移植治療糖尿病的研究，有學者以海藻酸鈉制成的微囊包裹豬胰島細胞后，移植到非人靈長類動物體內，其可存活6個月，但包裹豬胰島細胞分泌胰島素功能可能會受到很大影響。誘導T淋巴細胞免疫耐受是目前研究較多，CD4+CD25+Foxp3+T淋巴細胞是調節性T淋巴細胞（Treg細胞）的一類亞群，Porter等發現，Treg細胞可明顯抑制CD4+T淋巴細胞的免疫功能，且增加受體體內的Treg細胞數量，能有效延遲細胞免疫排斥發生的時間并延長異種移植物的存活時間，同時實驗也表明，Treg細胞可在體外抑制狒狒免疫細胞對豬外周血單核細胞的細胞毒效應。也有學者報道，豬源的細胞毒T淋巴細胞相關抗原4免疫球蛋白（cytotoxic T lymphocyte antigen 4-immunoglbuli，CTLA4-Ig）及其誘導的細胞因子具有抑制T淋巴細胞活性的效應，而阻斷T淋巴細胞活化則能有效延長異種移植物的存活時間。另有學者在進行異種腎移植的同時將豬的胸腺也植入狒狒體內，顯著延長了移植腎的存活時間，這表明移植供體胸腺后，受體T淋巴細胞對異種抗原產生了一定耐受。

對于異種移植的免疫排斥反應，學者還采取了很多策略，如針對人體內的天然和繼發抗體，人們采取了血漿置換法，清除大量抗體；器官吸附法，即用受者血液灌注供者離體器官，使抗體與異種抗原結合；靜脈給予人工提成和合成的α-Gal相似結構糖，中和天然抗體等方法，但效果都不夠理想，仍需繼續研究探討。

異種器官移植除了需解決免疫排斥外，還需解決凝血功能調節障礙、免疫損傷等生理屏障問題，以及潛在交叉感染風險等。

4 結語

近十幾年來異種器官移植研究取得的進展非常顯著，如醫用級的用于豬/人異種移植的供體豬培育成功，心臟、肝臟、胰島細胞等異種移植存活延長等。但異種移植距離臨床應用還有不小的差距，有許多困難尚待解決。期望在不遠的將來，隨著醫學科技的進步，通過醫學和生命科學研究者的不斷努力，異種移植將進入真正的臨床應用階段，并為最終解決人體器官的短缺、再生醫學的發展做出巨大貢獻。 [今]

參考文獻：

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作者單位：鶴壁職業技術學院。

（編輯：李敬）