小鼠心脏移植排斥反应抑制的研究进展*

郭 磊 唐一鑫 魏 然 辛本凯 朱翠琳 张纪周

(1吉林大学基础医学院 生物化学教研室，长春 130021)(2.吉林大学白求恩第二临床医院 心血管外科，长春 130022)

心脏移植是针对终末期心力衰竭患者进行的手术治疗，患者术后尽管接受了适当的免疫抑制剂的治疗，但仍会引发并发症。当受体免疫系统通过启动免疫反应对供体器官中的外来抗原作出反应时，就会发生心脏移植排斥反应(heart transplantation rejection, HTR)[1]。近年来，尽管围手术期管理取得了进展，但同种异体移植排斥仍然是心脏移植后常见的并发症，可导致同种异体移植物功能障碍和抗体介导的免疫排斥反应，并显著损害患者的短期和长期预后[2]。

心脏移植动物模型是进行移植免疫学研究的重要实验手段，小鼠心脏移植模型经过半个世纪的发展，已经形成了一系列完备的建立方法，其中以小鼠和大鼠的颈部和腹腔异位心脏移植模型最为常用[3-4]。本文就小鼠心脏移植后如何抑制其免疫排斥反应作一综述。

1 小鼠心脏移植动物模型

建立大鼠和小鼠的心脏移植模型是研究移植排斥反应较为理想的选择，其中，大鼠异位心脏移植模型所用实验动物的体型大，血管粗，容易建立成功，而小鼠体型小，建立小鼠异位心脏移植模型难度较大。但是由于近交系小鼠品种较多，实验成本较低，并有大量与之匹配的抗体和试剂，因此，小鼠心脏移植动物模型是研究移植免疫学常用的实验手段。目前，建立小鼠心脏移植模型主要有两种方法：颈部异位心脏移植术和腹腔异位心脏移植术。这两种建立方法各具特点，可根据实验需要选用。

1991年，Chen等[5]首次创建了小鼠颈部异位心脏移植模型，此模型通常使用20～30 g雄性BALB/c和C57BL/6小鼠进行手术。该模型主要优点有：小鼠颈部血管相对容易分离、手术创口小、感染率低、术后存活率高等。主要缺点有：小鼠颈部血管直径细，对手术设备的要求较高，需要在至少30倍的手术显微镜下进行，手术难度大[3-4,6]。

目前，小鼠腹腔异位心脏移植手术方法多借鉴大鼠Ono法，并加以改进[7]。该模型主要优点有：小鼠腹腔空间大，方便手术操作，小鼠腹主动脉与颈总动脉相比血管直径粗，在25倍手术显微镜下就可完成。主要缺点有：开腹手术创口大，感染概率高，并且腹部血管粘连紧密，血管分离难度较大[3-4,8]。

以上两种小鼠心脏移植模型的构建方法，已经被广泛地应用，基本满足心脏移植后排斥反应和验证免疫抑制药物疗效等实验的需要。下面对抑制移植排斥反应的不同方法进行介绍。

2 抑制小鼠HTR的制剂

抑制小鼠HTR的制剂可以根据其作用免疫细胞的不同分为mTOR免疫抑制剂和阿司匹林、自组装前药纳米颗粒、微小RNA-146a拮抗剂，下面分别介绍这些药物对HTR的抑制作用。

2.1 mTOR免疫抑制剂

哺乳动物雷帕霉素靶标(mammalian target of rapamycinm,mTOR)于1991年首次被鉴定为酿酒酵母中雷帕霉素的靶标。mTOR在调节蛋白质合成和细胞生长中起重要作用，mTOR抑制剂对T淋巴细胞增殖具有良好的抑制作用，是移植后抗排斥反应常用的免疫抑制剂[9]。

mTOR抑制剂是器官移植受者的主要免疫抑制药物。西罗莫司及其衍生物是常用的mTOR抑制剂。西罗莫司原名雷帕霉素，是一种天然大环内酯类抗生素，是吸水链霉菌的发酵产物。在细胞质中，mTOR复合物可分为两个结构不同的分子复合物：mTORC1和mTORC2，雷帕霉素与FK506结合蛋白12(FK506 binding protein,FKBP12)形成复合物，然后与mTORC1结合，导致细胞周期停滞在G1期，抑制T淋巴细胞的增殖[10]。

Nakamura等[9]研究表明，通过给心脏移植的小鼠腹腔注射雷帕霉素(3 mg/kg，在术后第0、2、4和6天进行)，结果显示雷帕霉素治疗导致骨髓来源的抑制性细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)的募集并增加诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)的表达。免疫组织化学分析表明，雷帕霉素诱导表达iNOS的MDSCs迁移到同种异体移植血管内的内膜下空间，与未治疗组相比，雷帕霉素治疗显著延长移植物存活时间。

2.2 阿司匹林

阿司匹林(乙酰水杨酸)是非甾体抗炎药中最主要的成员，通过干扰环加氧酶II(cyclo-oxygenase II,COX II)治疗炎症、疼痛和发热，并有效抑制前列腺素的合成。

已有研究报道阿司匹林通过不依赖COX的途径作为树突状细胞(dendritic cells,DCs)成熟和活化的抑制剂，抑制DCs的免疫刺激功能。此外，阿司匹林还抑制DCs产生细胞因子，使DCs处于免疫耐受状态。即使存在刺激剂，阿司匹林处理的DCs的免疫抑制功能仍然保留[11-12]。大量临床研究[13]表明，阿司匹林成功降低了心脏移植患者移植失败的风险，延长了移植的生存期。在同种异位心脏移植小鼠模型中，腹腔注射阿司匹林后，阿司匹林通过影响核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路抑制DCs的成熟，并诱导效应T细胞的免疫低反应性，然后减弱心脏移植后的急性HTR。可以有效延长小鼠的同种异体移植物存活率。此外，阿司匹林与FK506协同可有效提高移植排斥反应的治疗效果，表示阿司匹林与现有T细胞免疫抑制剂联合应用可能是抑制HTR更好的治疗方案[14]。

2.3 自组装前药纳米颗粒

心脏移植后，为防止HTR，mTOR免疫抑制剂是最常用的治疗手段，但传统的免疫抑制剂具有半衰期短、利用度低和剂量限制性毒性等缺点[15]。这些缺点阻碍了移植物的长期存活。mTOR抑制剂PP242是一种新型的第二代三磷酸腺苷竞争性mTOR抑制剂，通过与三磷酸腺苷结合位点的相互作用有效抑制mTORC1/mTORC2的激活。为更好地抑制HTR，用二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)对mTOR抑制剂PP242进行化学连接，使其能够在水溶液中自组装成纳米颗粒(DHA-PP242 nanoparticle,DPNP)。通过全身给药的DPNP能够在外周免疫器官内的巨噬细胞中积累，它能够以不依赖巨噬细胞的方式抑制T细胞增殖，同时以依赖巨噬细胞的方式调节T细胞分化。DPNP可有效抑制同种异体小鼠心脏移植模型HTR的发展并显著延长移植物存活时间[16]。与FK506相比，DPNP广泛用于临床器官移植治疗，可以诱导更长的移植物存活时间，DPNP可以作为心脏移植后HTR的治疗选择。

2.4 微小RNA-146a拮抗剂

微小RNA-146a(microRNA-146a,miRNA-146a)拮抗剂通过调节调节性T细胞(regulatory T cells,tregs)功能，可以改善小鼠HTR。CD4+CD25+Tregs细胞特异性表达转录因子叉头框蛋白3(forkhead box protein 3,Foxp3)，是一种具有免疫调节功能的特殊群体，可抑制自身抗原的过度激活，监测淋巴细胞的扩增，并有效抑制过度的免疫反应[17]。在抑制HTR的治疗中，Tregs疗法已用于临床试验，旨在减少或替代可能导致严重毒副作用的免疫抑制剂的使用[18]。miRNA是非编码单链小RNA分子，通过抑制mRNA翻译或促进mRNA降解，在转录后调节基因表达。miRNA-146a在免疫细胞的稳态和功能中起着至关重要的调节作用，与常规CD4+T细胞相比，miRNA-146a在CD4+Tregs中高度表达，并控制Tregs的表达和功能[19]。在小鼠同种异位心脏移植模型的HTR中，miRNA-146a与CD4+Tregs的靶基因信号传导与转录激活因子-1(signal transducer and activator of transcription, STAT 1)结合，主要通过STAT1/干扰素(interferon, IFN)-γ信号通路参与调节Tregs细胞。使用miRNA-146a拮抗剂能够降低miRNA-146a表达，同时协同应用IFN-γ中和抗体可以抑制CD4+T细胞的增殖，减轻排斥过程，延长供体心脏的存活时间[20]。在HTR发生时，Tregs的自噬活性受到损害。自噬是降解细胞内成分的过程，它介导细胞死亡、淋巴细胞稳态和增强Tregs细胞功能。而miRNA-146a下调可以诱导Tregs自噬的发生。miRNA-146a介导的Tregs自噬上调有效延长了同种异体移植物的存活并防止同种异体移植物损伤[21]。以上均表明，已miRNA-146a为代表的miRNAs在抑制心脏移植免疫排斥反应方面具有重要作用。

3 小结

心脏移植后发生的HTR是不可避免的，小鼠心脏移植模型的制作一方面可以模拟HTR的发生，另一方面可以对能够抑制HTR发生的制剂进行实验研究。目前能够抑制HTR的制剂有mTOR免疫抑制剂、阿司匹林、自组装前药纳米颗粒和miRNA-146a拮抗剂4类，其抑制机制不同，抑制效果不一，但是均有抑制HTR的效果。希望后续可以有更多的制剂或方法为小鼠心脏移植动物模型的建立提供免疫抑制治疗新策略，从而提高动物模型建立的成功率。