移植物血管病的免疫学机制

辛世杰

(中国医科大学第一附属医院 血管/甲状腺外科，辽宁 沈阳 110001)

自异体血管植入受者开始，受者免疫系统便开始持续不断地攻击移植血管，在反复打击与抗打击中移植血管逐渐发生变化——血管内膜向心性增厚、中膜平滑肌细胞凋亡、外膜纤维化，最终导致移植器官缺血、功能衰竭，此被称为移植物血管病，由于其可出现纤维脂质斑块、内膜出现细胞外基质沉积、炎细胞浸润等类似于动脉粥样硬化的改变，故亦称作移植物动脉硬化。据国际心肺移植协会(International Society for Heart and Lung Transplantation,ISHLT) 报道，心脏移植术后1、5、10年AV发病率逐年增高，分别为8%、30%、50%，已成为慢性排斥反应期患者死亡的主要病因[1]。AV形成过程经历4个阶段，第1阶段：移植后数天到数周血管壁渗入炎症细胞，受体针对移植物发生免疫反应；第2阶段：异体免疫反应导致内皮细胞损伤、剥脱，中膜平滑肌细胞凋亡，甚至可以观察到整个中膜完全没有平滑肌细胞，残存弹力膜支架；第3阶段：失去正常功能的损伤血管的重建；第4阶段：新生内膜中内皮细胞、平滑肌细胞的失去控制的增殖，导致管腔狭窄、闭塞，最终导致移植物失去功能。在上述过程中免疫因素持续存在并始终参与，故其在AV中的作用由此可见一斑。

1 细胞免疫介导的损伤

当血液复流后受者T细胞活化为效应T细胞，后者发挥细胞毒作用直接杀伤移植血管细胞。T细胞需经过识别供者主要组织相容性复合体 (major histocompatibility complex, MHC)及共刺激分子作用才能被完全活化，活化信号均由抗原提呈细胞(antigen presenting cell, APC)传递，树突状细胞、巨噬细胞等专职APC在这一过程中起主要作用，血管内皮细胞等非专职APC亦参与其中。T细胞识别有直接识别和间接识别两种方式，区别在于前者是识别移植物中供者APC表面的同种异型抗原，而后者识别自身APC提呈的同种异型抗原。间接识别是导致AV的主要途径，最直接的证据是将供者抗原提呈细胞去除后仍然存在AV；但在缺乏识别能力的动物模型中也观察到AV，提示这两种识别方式同时存在[2-3]。

抗原识别使T细胞初步活化并赋予其适应性免疫应答的特性，在共刺激分子的作用下才可完全活化，只有完全活化的T细胞才能进一步分泌细胞因子和表达细胞因子受体，反之T细胞克隆失能。CD40、CD80、CD86表达于抗原提呈细胞，其内源性配体CD28、CD154表达于T细胞，将该共刺激通路阻断虽然促进了免疫耐受，但是并不能限制AV的发展[4]；而阻断可诱导共刺激分子(inducible costimulator, ICOS)与其配体结合，则减轻内膜中平滑肌样细胞的增殖程度[5]。并不是所有的共刺激分子都发挥促进T细胞增殖的作用，如程序性死亡因子-1(programmed death, PD-1)，其有PDL-1、PD-L-2两个配体，阻断PD-1/PDL-1加剧了排斥反应，但阻断PD-1/PDL-2却未观察到上述表现[6]；T细胞免疫球蛋白粘蛋白分子-1(T-cell immunoglobulin and mucin domain containing molecule, TIM-1)具有激活和抑制T细胞功能的双重作用，将其阻断后可抑制Th17而减轻AV[7-8]。可见不同共刺激分子对T细胞作用不同，即便是同一因子亦可导致不同效应，提示共刺激分子对T细胞功能调控存在更加精密的机制。T细胞完全活化便分化为效应T细胞，后者分泌细胞毒性分子，经穿孔素/颗粒酶途径及Fas/FasL途径激活Caspase级联反应，促使靶细胞凋亡[9]；分泌细胞因子调节免疫和促进自身增殖。

2 抗体和补体介导的损伤

在AV患者中发现抗MHC抗体、供者特异性抗体，其可经过多种直接或间接途径影响血管内皮细胞的功能[10-11]。IgG抗体与MHC-Ⅰ抗原结合后可使内皮细胞迅速释放粘附分子如假血友病因子、P-选择素，趋化因子如MCP-1、IL-8 、RANTES及生长因子如血小板源性生长因子(platelet derived growth factor, PDGF)、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)，这些细胞因子经过各种途径参与AV[12]。MHC分子还可改变细胞骨架结构，以利于炎细胞黏附和增殖。内皮细胞表面的抗MHC-Ⅰ抗体可增强Rho-GTP活性，使Rho激酶磷酸化，导致张力纤维重组从而改变细胞骨架结构；同时RhoA通过磷脂酰激醇-3-激酶途径促进内皮细胞增殖[13]。沉默黏着斑激酶(focal adhesion kinase, FAK) 后丝氨酸、桩蛋白和异位桩蛋白的磷酸化与MHC-Ⅰ分子的结合显著减少，提示肌动蛋白依赖的分子聚集致细胞骨架改变是MHC-Ⅰ分子发挥生物学作用的路径[14]。在AV患者中发现毛细血管内皮细胞表达S6核糖体蛋白(S6 ribosomal protein, S6RP)[15]，S6RP位于雷帕霉素复合体1(mammalian target of rapamycin complex 1, mTORC1)下游，mTORC1由Raptor和GβL共同组成，其可使真核起始4E结合蛋白和激活p70S6激酶、S6RP磷酸化而促进细胞增殖，沉默Raptor、Rictor后可阻断MHC-Ⅰ对血管内皮细胞的增殖作用[16]；mTORC2可通过ERK通路促进细胞增殖，敲除Raptor后发现MHC-Ⅰ促增殖作用取消，但敲除Rictor却未能阻断上述作用[17]；可见mTOR通路是MHC-Ⅰ参与AV的重要途径，但调节机制有所差异。

补体系统激活能使抗体改变内皮细胞、白细胞功能，抗体与C1结合后可被酶切为C2及C4，随后二者形成复合体并再次被酶切为C3，C3和C4又可产生生物活性片段C3a、C3b及C4a、C4b，C3b与B因子结合使其大量沉着并促进白细胞浸润、黏附；C3b还能激活C5产生活性片段C5a和C5b，前者对白细胞有强烈的趋化作用，而后者与C6、C9形成膜攻击复合体溶解靶细胞[12]。抗体和补体还可通过非经典的NF- κB信号通路激活受者T细胞，从而诱发细胞介导的免疫损伤，激活补体系统意义在于放大了免疫效应[18]。

3 细胞因子介导的损伤

细胞因子主要来源于免疫细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和上皮细胞[19]。在AV中T细胞产生的IFN-γ最为重要，其激活巨噬细胞，促使内皮细胞分泌粘附因子、趋化因子募集炎细胞，并通过增强抗原提呈细胞表达MHC-Ⅰ类和MHC-Ⅱ分子放大免疫效应。敲除IFN-γ后未观察到AV，使用抗IFN-γ抗体处理AV明显减轻[20]。IFN-γ主要由Th1细胞产生，自然杀伤细胞细胞毒性T细胞、树突状细胞等分泌量相对少。IFN-γ是巨噬细胞的激活剂，后者活化后合成IL-12、IL-18，继而进一步激活T细胞，形成正反馈循环[21]。在IL-12、IL-18刺激下血管平滑肌细胞亦可分泌IFN-γ，而后者可直接促进血管平滑肌细胞增殖[22]，这一作用还与IFN-γ所致的内皮细胞对一氧化氮合成酶活性调节失能有关[23]。值得注意的是IFN-γ对移植血管中膜的平滑肌细胞和内膜中的平滑肌样细胞作用不同[24]。肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factor-α, TNF-α)是一种多效促炎因子，其通过促进IL-12的产生进而促使IFN-γ生成，敲除供者TNF受体明显减轻AV[25]。

趋化因子是一类使细胞发生趋化运动的小分子蛋白(8-10kD)，可分为CXC、CC、XC及CX3C四个家族，其中以前二者最常见。趋化因子必须通过与其对应的受体结合才能发挥生物学功能，MCP-1是典型的CC类趋化因子，血管内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞均可合成，通过与CCR2受体配体结合，可以招募单核细胞、T细胞和自然杀伤细胞；而同属CC类的细胞因子RANTES则在血小板和移植血管新生内膜中的平滑肌样细胞中表达。敲除MCP-1或CCR-2后均能减少单个核细胞的聚集以及迟发型超敏反应对移植血管的损伤[26-27]。IFN-γ可诱导产生一些趋化因子，如IP10(IFN-inducible protein 10)， Mig(monokine induced by IFN-γ)、I-TAC(IFN-inducible T-cell α-chemoattractant)，与AV相关性更明显[28-29]。内皮祖细胞在趋化因子的作用下定向归巢至移植物损伤血管内膜，要完成黏附并定位于损伤的部位还需要血管内膜表达各种黏附分子的帮助。研究显示，移植物血管内皮细胞表面可以表达多种黏附分子，包括细胞间黏附分子(inter cellular adhesion molecule-1, ICAM-l)、血管细胞黏附分子(vaseular cell adhesion molceule-1,VCAM-1)、P-选择素以及E-选择素等，对促进内皮细胞黏附发挥重要作用[30-32]。

4 展望

尽管缺血-再灌注损伤、感染等非免疫因素在一定程度参与了AV的发生、发展，但免疫因素仍是AV的核心机制。由于免疫细胞分泌的多种细胞因子和趋化因子，使得免疫因素和非免疫因素相互作用，错综复杂的病因导致AV难防、难治；另外，动脉粥样硬化与AV在临床表现、病理机制方面有相似之处，应注意甄别。总之，AV的治疗方案应以免疫调节为基础，并重细胞因子调控的原则制定，而进一步发掘AV的发病机制是解决这一临床议题的根本。

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