肾联合造血干细胞移植诱导免疫耐受的研究进展

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肾联合造血干细胞移植诱导免疫耐受的研究进展
作者：邱春燕(南方医科大学临床医学八年制)；苗芸(南方医科大学南方医院器官移植科)
来源：《器官移植》 2014年11月 第5卷第6期


    传统的免疫抑制剂导致机体非特异性免疫抑制，长期使用可引起感染、肿瘤等并发症，严重时危及生命，且目前的免疫抑制方案并不能解决慢性排斥反应导致的移植物功能进行性丧失。因此临床上最有希望的解困之道是，诱导受体建立对移植物持久的特异性免疫耐受，使受体免疫系统对同种异体移植物特异性无应答，而对其它抗原的应答保持正常，并最终停用免疫抑制剂，从而避免长期使用引起的严重并发症。

    造血干细胞移植按造血干细胞的来源部位可分为骨髓移植、外周血干细胞移植和脐血干细胞移植。临床中诱导免疫耐受的两个基本方法是供体特异性骨髓移植(DBM)和供体特异性输注，如供体特异性输血(DST)。因骨髓中含有多于外周血10～100倍的造血干细胞，其自我更新及定向分化能力可诱导长期稳定的嵌合体，因此DBM诱导免疫耐受比DST更为有效。本文就肾联合造血干细胞移植诱导移植耐受的研究进展作一综述。

1  肾联合造干细胞移植诱导移植耐受的机制

    机体主要通过两种机制形成免疫耐受：(1)通过克隆清除机制清除胸腺中未成熟的自身反应性T细胞，也称为中枢耐受；(2)抑制或消除外周成熟的自身反应性T细胞，也称为外周耐受。T淋巴细胞在免疫耐受中发挥重要作用，其在体内分化发育过程如下：骨髓造血干细胞分化为淋巴干细胞，进一步分化为祖T淋巴细胞和祖B淋巴细胞，前者随血循环到达胸腺，在其中先后经历阳性、阴性选择过程，通过一系列有序分化后发育为成熟T淋巴细胞；阳性选择指CD4+CD8+双阳性细胞以适当亲和力分别与基质细胞表面主要组织相容性复合体(MHC)Ⅰ类、Ⅱ类分子结合，分别存活并转变为CD4-CD8+和CD4+CD8+单阳性细胞，获得MHC分子限制性识别能力；阴性选择指单阳性细胞若能与局部树突状细胞或巨噬细胞表面的自身肽MHC分子复合物高亲和力结合，即被诱导凋亡或失功，使自身反应性T细胞得以被清除，建立中枢性自身耐受。

    广义上，嵌合指任何非己成分与自身成分共存的现象，但在免疫耐受领域专指供、受体血细胞(包括造血干细胞)共存的现象。造血干细胞移植是目前临床上最早且唯一成功诱导免疫耐受的方法。研究者已基本证实嵌合体与供体免疫耐受往往共同存在，可能是形成供体特异性免疫耐受的基础。虽然存在一定争议，但目前仍普遍认为造血干细胞混合嵌合体能诱导中枢克隆清除性免疫耐受，主要包括以下几个过程：首先，通过预处理清除受体造血系统与免疫系统细胞，避免造血干细胞移植排斥反应；然后，供体造血干细胞归巢至受体骨髓腔内定居、成熟，并分化为各类造血谱系细胞。其中，部分分化出来的供体抗原提呈细胞(APC)，可迁移至受体中枢免疫器官胸腺内，持续地提呈供体抗原，参与对受体T淋巴细胞的阴性选择。最终，受体体内新发育的T淋巴细胞在胸腺内经过阴性与阳性选择，对自身抗原及供体抗原具有反应性的T淋巴细胞凋亡，使受体T淋巴细胞库对自身抗原和供体抗原形成长期稳定的中枢克隆清除性免疫耐受(见图1，略)。

2  肾移植和造血干细胞移植的实施顺序

    理论上应先行造血干细胞移植，待患者产生免疫耐受后再进行器官移植较为合理，但肾衰竭患者往往合并多脏器损伤，造血干细胞移植前的预处理及移植后的免疫维持治疗可导致其病情恶化，失去接受器官移植的机会。不少研究者探讨了先进行肾移植，然后再行造血干细胞移植或是两者同时进行的可能性。由于临床很难在器官移植前建立嵌合，因此在器官移植的同时或之后采用供体骨髓细胞的支持治疗更为可行。

3  造血干细胞移植的预处理方案

3.1 清髓性预处理方案

    传统的清髓处理如通过全身大剂量放射治疗(放疗)和化学药物治疗(化疗)破坏宿主造血和免疫系统，再进行同种异体骨髓移植，可建立去髓型完全嵌合体。其机制为供体造血干细胞在宿主体内发育为成熟淋巴细胞的过程中，经历阴性选择，使针对受体同种异体抗原的淋巴细胞克隆被清除，故重建后的宿主免疫系统对受体及供体组织抗原均产生耐受。这种处理方案能使器官移植跨越MHC限制，但可能会引起移植物抗宿主疾病(GVHD)、免疫缺陷等严重并发症，因此逐渐在临床中被淘汰。

3.2 非清髓性预处理方案

    近10年来，由于非清髓性造血干细胞移植(NST)建立的混合嵌合体在使受体产生特异性免疫耐受的同时，保留自身免疫功能，而且与清髓性预处理方法相比，GVHD发生迟且程度轻，因此在临床中广泛应用。非清髓性处理可以采用较小的放、化疗剂量，或使用抗人T细胞CD3鼠单抗、抗胸腺细胞球蛋白(ATG)等，同时可联合免疫抑制剂或共刺激通路阻断剂。NST诱导免疫耐受的主要机制是功能低下的宿主免疫系统不能完全消灭移植物细胞，移植物中少量T淋巴细胞也不能引起GVHD，最终形成供、受体免疫细胞共存的混合嵌合状态。非清髓性预处理存在的问题在于受体内尚存的记忆性T细胞可与供体同种抗原发生交叉反应，阻碍混合嵌合体的形成。Yamada等在灵长类动物试验中发现，通过先进行肾移植后进行骨髓移植，并配合特异性记忆性CD8-T细胞清除，可以诱导混合嵌合的形成并产生“延迟耐受”。

3.3 免疫调节细胞治疗辅助诱导嵌合体形成

    细胞治疗指向机体输入细胞制剂，以激活或增强机体的特异性免疫应答，例如细胞疫苗、干细胞移植、过继免疫治疗等。为保证肾联合骨髓移植的安全性，研究者积极探索诱导混合嵌合体的低毒性预处理方案。近年来发现，利用免疫调节细胞进行预处理对辅助NST诱导混合嵌合体有巨大潜力，已成为移植耐受的研究热点。首先，免疫调节细胞能通过多种机制同时发挥作用，而不同于传统免疫抑制剂作用机制单一；其次，免疫调节细胞并非短暂被动地抑制免疫系统或阻断不利的免疫学途径，而是能通过短期的治疗使受体获得持久主动的免疫调节功能；此外，免疫调节细胞能够辅助诱导抗原特异性免疫耐受，从而将非抗原特异性试验方法可能存在的不良反应最小化。目前，研究者分别利用调节性T细胞、调节性巨噬细胞、凋亡细胞、耐受性树突状细胞及间充质干细胞进行免疫调节细胞治疗，已成功地在动物模型中辅助NST诱导嵌合，并使受体维持长久的免疫调节功能。

    由于研究者不能预见移植物存活状况，故或多或少地同时使用了免疫抑制剂，因此在所有受试者中，并未真正单独应用免疫调节细胞治疗。细胞治疗的安全性同样需要关注。理论上细胞治疗可能导致对自体、异体及外源性抗原的过敏反应、非特异性反应(如发热)、输注相关的急性肺损伤以及严重的GVHD等一系列并发症。因此，如何恰当地应用免疫调节细胞预处理辅助NST诱导移植耐受，具体实施过程仍需研究者进一步探究。

4  肾联合造血干细胞移植诱导免疫耐受的研究现状

    自美国PittsburghT大学Starzl教授提出微嵌合学说以来，研究者在肝、肾、心、肺、胰腺移植等方面开展了许多临床试验，探索通过联合造血干细胞移植诱导供体特异性免疫耐受。其中肾移植研究较多，而联合造血干细胞移植目前仍是临床诱导肾移植术后免疫耐受唯一有效的方法。临床上经历了人类白细胞抗原(HLA)相合到HLA不全相合的肾移植试验，并先后开展了治疗血液系统肿瘤合并慢性肾衰竭、未并发血液系统肿瘤的终末期肾病等研究。

4.1 人类白细胞抗原相合的肾移植

    多发性骨髓瘤患者常伴有肾功能损害。为了诱导肾移植特异性免疫耐受并发挥抗肿瘤作用，美国麻省总医院Spitzer等先后对7例患有多发性骨髓瘤继发肾衰竭的患者进行HLA全相合的肾联合非清髓骨髓移植(CKBMT)，随后输注供体淋巴细胞以增强抗骨髓瘤作用。预处理包括使用大剂量环磷酰胺(60mg/kg/d)，连用2d)、胸腺局部照射(每日700cGy,使用1d)；ATG(15～25mg/kg/d，使用4d)；移植术后使用近73d的环孢素并逐渐减量。长期随访结果表明：最初所有患者均形成混合嵌合；5例存活，其中4例在移植术后4～12年内骨髓瘤未复发，最终3例在停用免疫抑制剂后维持接近正常的生理功能，意味着成功地诱导形成免疫耐受。这些结果说明了CKBMT诱导同种异体肾移植特异性免疫耐受和实现持久抗骨髓瘤反应的可行性。

4.2 人类白细胞抗原不全相合的肾移植

    HLA不全相合较HLA全相合的肾移植更为困难。在上述试验基础上，Kawai等将混合嵌合体的方法应用于未并发血液系统肿瘤的终末期肾病患者，进行HLA不全相合的肾联合骨髓移植，预处理方案中用人源化抗CD-2单克隆抗体(MEDI-507)代替ATG，并增加了人源化抗CD-2单克隆抗体(利妥昔单抗)，余者与上述多发性骨髓瘤CKBMT相似。Kawai等和Sachs等先后对10例未并发肿瘤的终末期肾病患者进行HLA不全相合的肾联合骨髓移植，发现所有患者均出现超过21d的一过性混合嵌合体；1例早期即出现不可逆的体液排斥反应；另1例发生了移植物植入综合征；其余8例患者按计划停用免疫抑制剂，其中7例在10～90个月中维持稳定的移植肾功能，另1例停用免疫抑制剂7周后出现急性细胞排斥反应，外周血检测发现移植术后T淋巴细胞逐渐恢复，主要以记忆性T细胞为主，且CD4+CD25+CD127-Foxp3+调节性T细胞的比例增加；停用免疫抑制剂的8例患者肾活组织检查显示，与无炎症反应的正常肾相比，移植肾Foxp信使核糖核酸(mRNA)的表达水平明显升高。研究表明，作为调节性T细胞标志的Foxp3+在肾移植受体中高水平表达却不伴发炎症反应，说明调节性T细胞参与形成特异性免疫耐受；体外功能研究也表明调节性T细胞可能在免疫耐受早期诱导中发挥了一定作用，而全身性系统性的长期免疫耐受也需依靠克隆清除或免疫失能机制维持。

5  前景与展望

    联合造血干细胞移植已在临床成功诱导多种器官移植的免疫耐受，但与传统应用免疫抑制剂的方法相比，更易导致早期并发症，从而限制了其在临床中的应用。因此无论基础或临床研究均需要继续改进预处理方案，以提高长期免疫耐受的稳定性，防止移植早期并发症。另外，个体化临床方案也较为关键，包括预处理的剂量、给药方式、有效性及其它参数均需尽量达到最优化。随着诱导方案相容性和安全性的提高，诱导移植免疫耐受有望成为同种异体器官移植过程中的常规治疗。近年来，免疫调节细胞治疗的应用可促进非清髓性骨髓移植诱导混合嵌合体的形成，为研究者提供了新的思路，如何将其更好地应用于临床等一系列问题也亟待解决。

参考文献：略