肝移植术后排斥反应机制与免疫耐受

赵静雯，唐缨（天津市第一中心医院超声科，天津 300192）

1963年，Starzl医生报道了第一例肝移植手术［1］，此后肝移植被医学界公认为是治疗终末期肝病的有效手段。肝脏是人体最大的免疫特惠器官，原因可能与它的结构有关：肝脏具有门脉和动脉双重血液供应系统；肝窦内皮细胞间隙大，有助于耐受宿主的免疫系统攻击；肝脏中的Kupffer 细胞还可以吞噬抗原抗体复合物，因此肝脏具有一定程度的天然免疫耐受性［2］。但是即便如此，免疫排斥仍然是肝移植的主要并发症，根据移植排斥反应发生的时间、强度、病理学特点及机制，可分为超急性排斥反应（hyperacute rejection）、急性排斥反应（acute rejection，AR）和慢性排斥反应（chronic rejection，CR）［3］，对于移植肝的功能有着很大的影响。近年来关于器官移植术后排斥反应的研究取得了一定的进展，但这些进展与临床应用之间尚有距离，了解移植术后的免疫排斥以及免疫耐受的机制对于研发新方法仍具有十分重要的意义。

1 肝移植排斥反应的效应机制

同种异体肝移植排斥反应的本质是一种针对异型移植抗原，即主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）的特异性免疫应答，T细胞介导的细胞免疫应答发挥关键作用［4］，尤其是在急性排斥反应中。初始T细胞的完全活化有赖于双信号和细胞因子的作用，第一信号来自T细胞上的受体（T cell receptor， TCR）与MHC的特异结合，有以下3种情况［5］：① 直接识别：指TCR直接与供者抗原提呈细胞（antigen presenting cell，APC）表面的抗原肽-供者MHC分子复合物结合并产生免疫应答，这是早期AR中最常见的机制。② 半直接识别：指受者APC通过接触供者APC或者与供者APC分泌的包裹着MHC分子的微囊泡融合的方式，将抗原肽-供者MHC分子复合物提呈给受者T细胞；间接识别是指供者移植物的细胞在经过受者APC的摄取、加工和提呈后，以抗原肽-受者MHC分子复合物的形式提呈给受者T细胞，在中晚期AR和CR反应中起重要作用。TCR特异性识别结合在MHC分子糟中的抗原肽后，在协同刺激分子的作用下，分化为具有不同功能的效应细胞，部分细胞分化成为记忆细胞［6］。

1.1 细胞免疫应答效应：初始CD4+T细胞表面受体经过特异性识别抗原肽后，激活CD4+T细胞的增殖和分化，在白细胞介素-12（IL-12）的诱导下分化为CD4+Th1辅助T细胞，Th1细胞在急性排斥反应中是主要的效应细胞，它通过产生γ-干扰素（INF-γ）等细胞因子激活巨噬细胞和中性粒细胞，导致炎性细胞浸润和迟发型超敏反应性炎症，造成移植肝的组织损伤［7］。除了效应T细胞的免疫作用之外，记忆T细胞（memory T cell，Tm）介导的二次免疫应答，也是造成组织损伤的一个重要因素，记忆T细胞是指对特异性抗原有记忆能力、寿命较长的T淋巴细胞，再次接受抗原刺激时可迅速活化，它对免疫抑制剂不敏感，是免疫耐受治疗中的一个屏障［8］。此外，细胞毒性T细胞（cytotoxic T cell，CTL）通过释放穿孔素以及Fas途径杀伤组织细胞，在移植肝的损伤机制中也发挥重要作用［9］。

1.2 体液免疫应答效应：CD4+T细胞在局部微环境中所存在的不同种类细胞因子的调控下可定向分化为不同的T细胞，例如在白细胞介素-4（IL-4）细胞因子的诱导下，可分化为CD4+Th2辅助T细胞［10］，Th2细胞向胞外分泌IL-4和IL-5等细胞因子，辅助B细胞的增殖与分化，促进B细胞分化为浆细胞，进一步分泌特异性抗体，通过损伤血管内皮细胞、介导血小板聚集、溶解细胞和释放促炎性介质等机制参与排斥反应的发生［11］，但一般情况下不起重要作用。

1.3 固有免疫应答效应：在以上特异性免疫排斥反应发生之前，移植肝在受者体内首先引发固有免疫应答，其诱发的因素有很多，主要是手术所致的机械性损伤以及移植肝的缺血/再灌注过程中的组织细胞损伤，这些都会引发受者的非特异性免疫应答［12］。在这些外力损伤的激活下，巨噬细胞和自然杀伤细胞（natural killer，NK）发生一系列应激反应，继发“瀑布式”炎性反应，导致移植肝组织细胞发生炎症、损伤和死亡［13］。

2 肝移植排斥反应的特点

超急性排异反应指移植术后24小时之内发生的排异，是由抗体-补体介导的体液性免疫反应，大多见于ABO相容性肝移植或反复输血的个体，组织学表现为移植肝血管内皮损伤，肝窦中可见中性粒细胞浸润，纤维蛋白沉淀和血小板聚集，形成血栓，使器官发生不可逆性缺血、变性和坏死［14］。

急性排斥反应是最常见的一类排斥反应，一般出现在术后2周左右。主要临床表现有发热、烦躁、局部压痛、胆汁稀薄、血清总胆红素、转氨酶和IL-2受体升高等，但是这些表现并不是排斥反应所特有的，因此，病理检查结果是诊断排斥反应的“金标准”［15］。急性排斥反应在组织学上最具特征性的病理改变有3个，即汇管区细胞浸润、内皮炎和胆管损伤，又称为“三联征”：① 汇管区炎性细胞浸润，以大量淋巴细胞浸润为主，以及不等量中性粒细胞与嗜酸粒细胞浸润；② 门静脉和（或）中央静脉内皮细胞下的淋巴细胞浸润；③ 胆管损伤，炎细胞侵入胆管上皮内，使胆管上皮细胞变性、凋亡。其中，内皮炎是最重要的诊断特征，严重的排异反应可累及肝细胞及肝小叶出现局灶坏死，甚至中央静脉周围肝细胞坏死［16］。临床上急性排异反应的明确诊断是依据1997年颁布的Banff分级评分标准，按照以上“三联征”计分的总和将急性排异反应分为轻、中、重度［17］。

慢性排斥反应多继发于急性排斥反应的反复发作，发生于移植术后数周、数月甚至数年，其组织病理学特点［18］：① 肝内小胆管明显减少或消失；② 中央静脉周围肝细胞胆汁淤滞、气球样变性、脱失及坏死。③ 汇管区纤维化，同时浸润的炎细胞逐渐减少；④ 排异性动脉病变，动脉内皮受到免疫损伤，脂质沉积于内皮下，使动脉管腔狭窄或闭塞。慢性排斥反应对免疫抑制疗法不敏感，是影响移植肝长期存活的主要原因［19］。

3 肝移植术后免疫抑制治疗及免疫耐受机制

临床上对于肝移植术后免疫抑制治疗方案的基本原则是在术后早期联合用药，依据药物作用方式和毒性的不同，使每种药物达到最低的有效浓度。目前，免疫抑制药物有以下几类［20］：① 神经钙蛋白抑制剂，代表药物有环孢素A和他克莫司（FK506）。其作用原理是通过阻断钙调磷酸酶使IL-2基因不能正常转录翻译而发挥免疫抑制作用，IL-2作为T细胞自分泌生长因子，其转录对于T细胞的活化是必需的，通过减少IL-2的生成，可以有效预防免疫排斥的发生。② 抗代谢药物，代表药物有吗替麦考酚酯和硫唑嘌呤。作用原理是通过抑制DNA的合成，从而抑制B细胞和T细胞的增殖。③ 全身性免疫抑制剂，主要指皮质激素如地塞米松，是非特异性的抗炎药物，由于其广泛的不良反应，一般作为维持用药而不长期使用［21］。④ TOR抑制剂雷帕霉素，它通过阻断信号传导通路抑制T淋巴细胞增殖，与FK506相比，优势在于可以阻断钙依赖性以及非钙依赖性的信号传导通路，且对于肾脏的毒性更低［22］。⑤ 抗淋巴细胞抗体，包括单克隆抗体及多克隆抗体，这种生物性抑制剂可以特异性靶向免疫相关淋巴细胞，从而减少了对非免疫系统的损害，在辅助诱导免疫耐受和免疫抑制方面具有广阔的前景［23］。

除了免疫抑制药物的治疗作用外，机体自身还会表现出一定的免疫耐受，研究其中的机制及影响因素对于研发出靶作用更强、副作用更小的免疫抑制剂有着重要的意义［24］。调节性T细胞（regulatory T cells，Tregs）是CD4+T细胞在转化生长因子-β（TGF-β）等细胞因子的诱导下分化成的一种T细胞，具有免疫无能性及免疫抑制性。Treg通过分泌细胞因子或者细胞接触两种方式发挥免疫调节作用，抑制自身反应性T细胞应答，在维持免疫耐受中发挥重要作用。这种T细胞表面除了表达CD4+CD25+外还有核转录因子Foxp3，它的组成性表达是Treg不受活化状态影响的标志性分子，也是发挥功能的前提条件［25-26］。Demirkiran 等［27］研究表明，在肝移植术后发生急性排斥反应的患者体内循环的CD4+CD25+Treg的数量较未发生排斥的患者低，表明提高受者Treg的数量有利于移植肝的生存，He等［28］的研究结果也支持了这一论点。因此，Treg细胞有可能成为诊断或发现肝移植术后急性排斥反应发生的有效指标。

CD4+T细胞除了可分化为Th1、Th2以及Treg细胞之外，它还可在IL-6及IL-1β的诱导下分化为Th17细胞。有研究表明［29］，Th1和Th17细胞与免疫排斥有关，而Th2细胞与免疫耐受有关，Th1/Th2向Th2漂移可以诱导肝移植后的免疫耐受。但Zhang等［30］人在小鼠上的研究结果显示，Th1/Th2向Th2偏移与免疫耐受并无关系。近年来的研究逐渐将关注点移向Th17/Treg，免疫排斥还是免疫耐受取决于Th17和Treg的平衡［31-32］。Th17细胞在TGF-β等因子的存在下促使初始T细胞活化，在机体内起到免疫促进的作用，而Treg是抑制免疫细胞毒作用的关键，它们之间的关系密切而复杂［33］。Treg可以促使CD4+T细胞向Th17细胞分化，也可以在IL-2和IL-1β的诱导下以自我转化的方式形成Th17细胞，而Th17在某些情况下受Treg的调控［34］。初始T细胞的定向分化取决于T细胞激活的微环境，这就提示我们可以通过抑制IL-6、TNF-α、TGF-β以及INF-γ这些细胞因子来实现移植肝的免疫耐受。

尽管免疫抑制剂的使用延长了移植受者的生存时间，但是这些药物均具有一定的毒副作用，因此，诱导受者产生针对移植肝的免疫耐受是彻底克服移植排斥反应的理想策略，并已成为移植免疫学研究领域最富挑战性的课题之一。目前尚在实验研究中的免疫耐受方案有阻断T细胞识别抗原后活化所需的共刺激信号，诱导T细胞失能、过继输注Treg细胞、定向调控辅助T细胞亚群的分化以及造血干细胞移植等［35-39］。

经过多年的发展，肝移植术后免疫排斥反应的研究机制越来越清楚，药物选择越来越广泛，诱导免疫耐受的研究也越来越丰富，但实际应用于临床上的有效方法还很少。如何在理论的基础上开展有益于患者的临床研究仍然是今后工作的重点。