（第四十一节）同种异体肾脏移植
一、前沿学术综述
随着移植免疫学的进展、有效免疫抑制剂的应用以及外科技术的提高，肾脏移植现已成为治疗终末期肾病的最有效治疗方法。据美国器官共享联合网络对全球532个移植中心的统计，到2004年年底，累计施行了651964例次同种肾移植。最长存活时间活体亲属供肾移植为42年，无血缘关系活体供肾移植为33年，尸体供肾为39年。2005年UNOS公布的消息，尸体肾移植5年移植物存活率为66%，活体肾移植5年存活率为79%。药物的非免疫毒性作用已成为影响长期存活的原因之一。目前急需解决的问题主要有：提高移植肾的长期存活、扩大供体的来源、合理有效的免疫抑制剂的应用、急性排斥反应的早期诊断和治疗、慢性移植物病的预防和治疗以及诱导器官移植特异性免疫耐受。
T细胞免疫耐受的基本概念是指：通过特殊方法阻断供体T细胞的活化和扩增，同时诱导受体T细胞仍保持其他正常的免疫功能，而仅对供体的特异抗原处于长期不反应状态，这一现象被称为抗原特异的免疫耐受。
临床器官移植特异性免疫耐受的5条标准是：（1）研究的对象为免疫系统已发育完善的个体，即已具备排斥一切异物的能力，而非免疫系统尚未发育完全的胎儿或新生儿；（2）供、受者间MHC抗原不同，甚至次要组织相容抗原亦不同；（3）诱导耐受为目的的治疗手段必须为短疗程，治疗停止后耐受状态不消失；（4）停止治疗后移植物功能长期稳定，无排斥迹象；（5）免疫无反应性只针对供者特异性抗原，对其他外来抗原刺激仍具有正常免疫反应。即：免疫成熟个体在接受组织配型不相容的器官移植或加短疗程治疗后出现的，不用免疫抑制剂、不排斥、不感染的“三不状态”。如果这项研究能够成功地用于临床，不仅能够解决免疫排斥问题，而且能够解决HLA配型限制，甚或异种移植问题。因此，有人又将免疫耐受的研究称为移植免疫学皇冠上的明珠。
目前认为，免疫耐受是一个涉及多种机理的复杂过程，其中在淋巴细胞发育过程中通过阴性选择而导致的自身反应淋巴细胞的克隆排除，是最重要的自身耐受机理。因此，研究免疫耐受的机理的一个重要方法，就是要检查自身反应淋巴细胞是否存在，如果不存在，它是如何被排除的；如果存在，它又是如何导致耐受的等。由于在正常情况下识别某种抗原的淋巴细胞的数目是很少的，要直接检查它们的存在十分困难。长期以来，人们只能从功能上检查某一抗原特异的淋巴细胞，即用特定的抗原在体外刺激淋巴细胞，观察它们的增殖及细胞因子的产生与否，以确定其是否存在。随着免疫学研究的发展，目前已有几种方法可以研究抗原特异的淋巴细胞（主要是T细胞）。早期文献常常提到中枢或胸腺耐受和外周耐受，一般认为“清除”机制参与胸腺耐受，而外周耐受涉及非清除耐受。随着对自身耐受机制认识的深入，现已明确非清除机制也能在胸腺内发生，而清除机制也可以发生在外周。正由于此，科学家们讨论耐受诱导机制时，注重究竟有哪些机制参与，而不强调发生耐受的解剖学部位。现认为由T细胞启动了同种移植物排斥，因此所有成功诱导出免疫耐受的实验都针对T细胞，有四种机制可能导致T细胞在移植中的耐受：清除、无能、调节或抑制及忽略，但它们之间并没有严格的界限。一个成功的耐受诱导方案可能涉及多个机制，某一机制可能在耐受诱导的早期起主要作用，而另一个机制可能对维持长期耐受作用更大。
移植物免疫耐受学说有：
1.清除
清除是指通过凋亡去除特异性的T细胞或T细胞克隆，被认为是最强的耐受诱导机制，因为它能将T细胞从T细胞库中完全清除。
（1）耐受诱导的胸腺清除机制胸腺内直接注射同种抗原：清除是公认的胸腺自身耐受的特征，利用超抗原和TCR 转基因小鼠已建立了很好的动物模型：表达对MHC/自身肽复合物特异性的TCR的胸腺细胞在胸腺内接受通过凋亡引起死亡的信号。发育中的T细胞和胸腺内表达的MHC/自身肽复合物的高亲和性作用引起克隆清除。
混合的同种异体抗原性骨髓嵌合：混合骨髓嵌合可以通过联合使用由抗T细胞单抗和辐射造成的非极度骨髓抑制而实现。成功造成嵌合的动物，胸腺内可找到供者来源的树突状细胞。这些供者来源的树突状细胞介导胸腺对供者反应性胸腺细胞的清除，从而诱导供者特异性无反应状态。随着时间延长，当供者来源胸腺内微嵌合现象消失，或用抗供者MHCI类抗原特异性单抗清除供者细胞，耐受将终止。混合骨髓嵌合状态的产生，可以在不需对胸腺采用外科处理的情况下获得强力的胸腺耐受。
（2）耐受诱导的外周清除机制：胸腺内的克隆清除虽能有效清除T细胞群中的大多数自身反应性T细胞克隆，但不能清除所有潜在的同种反应性T细胞，尽管此时外周T细胞群已经完全建立。因为有的自身蛋白只在特定组织内表达，或仅以极低水平分泌，因而不能被有效地递呈给发育中的胸腺细胞，其他的自身蛋白受发育调节（如乳腺乳蛋白），仅在个体发育的后期产生；有的组织特异性抗原（包括胰岛素）虽然可以在胸腺表达，但却没有T细胞。上述情况下，对T细胞无反应的解释是维持自身耐受的外周机制所致。在另外的情况下，自身反应性T细胞群可能通过下调TCR 或其受体分子，引起对外周抗原的无反应性。这种类型的无反应性，常常见于自身抗原以低水平在外周表达的情况。自身抗原在外周的高水平表达，将导致自身反应性T细胞被清除。外周抗原的刺激能够引起不同水平的耐受。T细胞表现出的耐受水平，取决于自身抗原的剂量及自身抗原表达局部细胞因子的情况。潜在的自身反应性T细胞可以通过增加外周自身抗原表达的水平或剂量而被引入更深程度的耐受状态。尽管迄今没有一种耐受诱导方案是只依靠外周机制来维持无反应性状态的，但外周耐受机制可能的确对多种耐受诱导方案起重要作用。
2.无能
无能是指T细胞的功能性无反应或失活而不伴有细胞死亡。无能在反应性T细胞是作为TCR 信号传导的直接结果，而不需要第二信号即调节性T细胞的作用。无能可以在缺乏共刺激信号时的抗原识别过程中产生。无能T细胞最大的特点是，一旦产生无能，该细胞将不能在今后对完整的活化信号起反应，因为受抗原刺激后不能产生IL2。由于没有IL2，T细胞就不能增殖和分化成为效应细胞。已诱导产生无能的T细胞若在体外给以IL2可以功能性地恢复激活状态。
3.抑制
抑制被认为是当其他细胞参与免疫应答时发生。这种情况下，抗原特异性T细胞仍然保留在外周循环中，但其免疫反应性被其他细胞抑制或改变了，这种调节是抗原特异性模式。
4.忽略
忽略是指T细胞忽略一种抗原，尽管这一抗原在体内表达，但T细胞却保持无反应忽略。有报道在小鼠实验中发现，该小鼠的胰岛β细胞表达一种转基因来的淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒（LCMV）的糖蛋白，当与转LCMV 特异性TCR的小鼠杂交时，这些自身反应性T细胞对它们的特异性抗原是无反应性或忽略。然而，用野生型LCMV 感染，又可以激活这些T细胞，导致胰岛细胞破坏并产生糖尿病。
5.危险信号理论
危险信号学说认为机体免疫系统不需要识别自我或非我，当机体遇到抗原时，抗原呈递细胞能否提供共刺激信号是决定T细胞被活化还是进入免疫耐受的关键。只有抗原呈递细胞能够提供共刺激信号，而有无危险信号是抗原呈递细胞能否提供共刺激信号的决定因素。
一般外来抗原在没有对机体造成全身或局部损伤时组织不会释放危险因子，未获得危险信号的抗原呈递细胞不以活性形式呈递抗原，即只提供第一信号、不提供第二信号，因而导致接触抗原的T细胞凋亡而产生耐受。只有获得危险信号的抗原呈递细胞才能提供共刺激信号使T细胞活化，职业抗原呈递细胞和Th细胞间的相互作用是产生免疫反应或诱导免疫耐受的基础。免疫系统监测和保护机体抵御危险信号需要涉及许多环节参与，包括细胞、细胞间相互作用和细胞因子等多因素网络作用。
6.微嵌合体理论
将微观下不同个体来源的细胞或遗传物质在一特定个体内长期共存的现象称为微嵌合体，并认为这些表达移植物抗原活性细胞的存在，可能是维持耐受的原因之一。在微嵌合体存在的条件下，宿主抗移植物反应或移植物抗宿主反应都不再发生。这两种反应过去被认为是两个完全不同的概念，现在发现它们之间是相互作用的，有人在微嵌合研究的基础上提出了移植免疫的“双向检测”理论，认为宿主抗移植物反应和移植物抗宿主反应的同时存在并非加速了器官的排斥，而是两者间相互作用引起组织抗原间的相互识别，随着机体免疫状态的调整、免疫抑制剂的应用，相互作用、相互制约最后导致彼此耐受，建立稳定的嵌合状态。因此，细胞迁移和微嵌合状态的存在是移植物被接受的基础。
7.几乎耐受
几乎耐受的定义是指：（1）维持量的免疫抑制剂；（2）长期稳定的移植物功能；（3）无明显毒副作用；（4）明显改善的生活质量。这种病例实际上在各大中心已经累积到相当大的数目。几乎耐受这一概念的提出是基于：（1）完全特异性免疫耐受的建立在临床上很难实现；（2）免疫抑制治疗的特异性越来越高，如应用得当，几乎能够达到无毒副作用的状况。因此，几乎耐受在临床上完全可能实现。从某种意义上说，几乎耐受是特异性免疫耐受和非特异性免疫抑制两个极端在中间点上的妥协，这一中间点即高特异性、高选择性的免疫抑制。移植术后之所以不能停用免疫抑制剂，可能是由于：（1）HLA配型的多型性；（2）感染的多发性（病毒）；（3）多通道的免疫调节等多种因素所决定。
二、临床问题
1.移植肾排斥反应的种类及发生机理
排斥反应的发生非常复杂，它是宿主对移植肾所表达的异体抗原的免疫反应结果。取决于HLA错配程度、是否致敏以及免疫抑制剂等。ABO 血性、HLADR 抗原等配型愈好，则这种免疫刺激愈小，而应用免疫抑制剂后的效果愈佳。然而供受体之间的配型完全匹配实际上是不可能的。我们所能做的只能尽可能的配型相近以降低移植后免疫反应的程度，从而减少免疫抑制剂的用量，这样应用免疫抑制剂所带来的一系列副作用也随之下降。HLA配型对再次移植以及体内有预存抗体的病人尤其重要。排斥反应是目前导致移植肾丧失功能的主要原因，术后第一年有5%—8%的移植肾因不可逆的排斥反应而失功。根据发生时间、发病机制、病理及临床进展的不同，可分为超急性、加速性、急性和慢性排斥反应四种类型。近年来新型免疫抑制剂的应用，使急性排斥反应的发生率有所降低，但仍为排斥反应中的最常见的类型。随着配型技术的不断改进，超急性排斥反应已很少发生。加速排斥反应的发病机制尚未完全阐明，其发生时间及临床均介于急性和超急性排斥反应之间。慢性排斥反应一般发生于手术后6个月，是目前影响移植肾长期存活的重要因素。因此，如何积极预防、早期诊断和正确治疗排斥反应仍是肾脏移植有待解决的主要课题。
（1）超急性排斥反应
超急性排斥反应（hyperacuterejection）是免疫反应的一种类型，是不可逆性的体液性排斥反应。可在移植肾血液循环恢复后几分钟或几小时，或者24—48小时内发生，常在术中关腹前发生，所以也称为“手术台上的排斥反应”。
发病机制：大多数超急性排斥反应都由ABO 血型不合的同种移植物引起，预存抗人白细胞抗原抗体通过既往输血、妊娠或移植而产生。预存抗体是移植前致敏的结果。有的预存抗体天然存在于所有人体。天然抗体大多为IgM，且非T细胞依赖。天然抗体可能是由糖分子的一部分引起交叉反应而形成的。非天然抗体如抗HLA抗体可通过妊娠或过去的移植所引起，这些抗体是IgG，为T细胞依赖性。特异性抗HLA抗体的亲和力更强，而且由于同种异体移植物内皮细胞上高密度的HLA抗体具有更强的破坏力。
超急性排斥反应发生时，预存抗体与血管内皮细胞表面的抗原结合，激活补体经典途径，补体旁路途径被激活。补体调节蛋白，如衰变加速因子（DAF，CD55）蛋白（MCP，CD46）参与调节补体系统反应，这些调节因子具种系特异性，较复杂。抗体结合之后，激活补体并引起多形核和单核细胞趋化，进而引起皮细胞受损、导致其最终从血管壁脱落造成血管损伤，继而内皮细胞下层暴露，释放因子启动凝血反应，导致血管栓塞。
病理：超急性排斥反应病理表现为移植肾血液循环恢复后立即出现斑点和青紫。肾质地由硬变软。肾被膜由于明显水肿而膨出，可能发生肾破裂。组织检查可见肾小球毛细血管丛和肾小管周围毛细血管内有大量中性粒细胞浸润。随后血管腔内广泛微血栓形成，小血管壁纤维素样坏死，肾实质广泛梗死。
临床表现：超急性排斥反应可发生在手术台上，当移植肾血循环恢复后几分钟，原来输尿管有蠕动、鲜红、有搏动并已开始泌尿的移植肾，突然色泽变成暗紫色或花斑状、质地变软、搏动消失，输尿管蠕动消失，泌尿停止。移植肾明显缩小，并呈现紫褐色而失去功能；或在术后24—48小时内突然发生血尿、少尿至无尿，移植肾区剧痛，血压升高。血肌酐持续升高并伴有高热、寒战等全身反应。
诊断：超急性排斥反应非常少见，如果术中或术后48小时内出现上述典型临床表现，在排除了低血压、低血容量、血管吻合口栓塞、狭窄、输尿管梗阻等因素后，可诊断为超急性排斥反应。
防治：移植前常规进行交叉配型和群体反应性抗体检测可有效预防超急性排斥反应的发生。
超急性排斥反应迄今尚无有效的治疗方法，唯一的处理办法是一经确诊尽早切除移植肾，以免强烈反应危及患者生命。
（2）加速性排斥反应
加速性排斥反应（accelerated rejection）亦被大多数学者认为是不可逆的急性体液性排斥反应。一般在术后3—5天内发生。