蠕蟲感染的免疫調節(jié)作用在誘導器官移植免疫耐受中應用價值的探討①

明英姿 鄒義洲 (中南大學湘雅醫(yī)學院移植中心，長沙410013)

同種異體器官移植是當前治療器官功能衰竭行之有效的方法，成功的器官移植需要克服機體復雜的免疫排斥反應。如供者的紅細胞血型抗原不相容或主要組織相容性抗原(HLA)錯配是導致移植物出現(xiàn)急性或慢性免疫排斥反應的重要原因［1，2］。現(xiàn)代外科技術和免疫抑制劑治療策略的應用使得移植器官的短期存活率比較理想。但研究資料統(tǒng)計結果顯示，免疫抑制藥物并不能防止慢性排斥反應。移植物的遠期存活并無明顯改善［3］。然而，長期服用免疫抑制劑藥物還會給病人帶來諸多的毒副作用，包括藥物本身的毒性、機體免疫的降低、感染或腫瘤的發(fā)生［4］。因此，渴望器官移植的長期免疫耐受［5］，無需長期服用免疫抑制藥物是當前研究的熱點。

1 國內外當前誘導器官移植物的免疫耐受的主要策略

(1)應用調節(jié)T 細胞(CD4+CD25+FoxP3+，Treg)誘導受者對移植器官的免疫耐受［6］。初期實驗取得了一些效果，但其費用非常昂貴［7］，實際操作中很難獲得純化的調節(jié)T 細胞［8］。此外，Treg 下調免疫系統(tǒng)是否為供體特異性尚不確定，且存在感染和腫瘤發(fā)生的風險;(2)在移植供體器官的同時，移植供者來源骨髓造血干細胞。移植供者的造血干細胞使受者獲得含有供者免疫細胞的嵌合體。Scandling 等［9］在HLA 抗原相符的腎移植中，同時進行供者的骨髓移植，結果半數以上的患者撤除了臨床常規(guī)免疫抑制劑的服用。Leventhal 等人對同時移植HLA 配型不相合的供者腎和造血干細胞的臨床初步試驗獲得了一些成功，受者未出現(xiàn)供者免疫細胞抗宿主病(GVHD)，有些病人在移植一年后撤除了免疫抑制劑的服用，移植器官運行良好。但在臨床治療白血病應用的骨髓移植時，病人必須面對GVHD 發(fā)生的生死考驗。病人在移植前要接受放射線照射以清除自身的免疫系統(tǒng)，使本來器官功能衰竭的受者增加更大的負擔，存在一定的風險;特別在進行心臟死亡捐獻器官(DCD)移植時不容易做到。(3)蠕蟲感染調節(jié)宿主免疫反應。寄生蟲蠕蟲類是一類具有復雜生物學功能的多細胞真核生物，能夠很好地逃避宿主的免疫攻擊。目前普遍認為寄生蟲蠕蟲感染并長期寄生于人體歸因于這些寄生蟲在長期的進化過程中具有調節(jié)宿主免疫的功能［10］。目前比較清楚的研究結論是:蠕蟲可以通過多個獨特的或者是協(xié)同的分子通路下調宿主的免疫效應。曼氏血吸蟲感染通過擴增Treg T 細胞的數量降低宿主的免疫反應［10，11］，但也可以通過提高B細胞的免疫調節(jié)和調節(jié)樹突狀細胞和巨噬細胞的數量來下調宿主免疫反應［10，12］。(4)移植前輸注供者血液或輸注供者淋巴細胞(Donor lymphocyte infusion，DLI):移植前輸入供者血液加抗-CD28 抗體的應用延長了大鼠肝移植的存活時間［13，14］。用輸血加免疫抑制劑處理誘導小豬心臟移植也取得了效果。最近，Gao 等人在大鼠皮膚移植模型研究中，移植前給受者大鼠輸注供者的淋巴細胞，誘導了對同種異體皮膚移植的保護作用，但誘導免疫耐受的效果還不夠明顯。

2 寄生蟲抗原誘導免疫耐受的現(xiàn)實思考

事實上讓受者產生對供者特異性抗原的免疫耐受才是真正解開器官移植慢性排斥問題的鑰匙。為此，我們與寄生蟲研究專家進行了前期實驗結果與寄生蟲免疫學理論的反復論證:從進化史的角度看，寄生蟲如蠕蟲長期寄生于人體，雙方達成妥協(xié)而處于相對平衡狀態(tài)。這是一種自然選擇的結果。基于這種理論，我們提出:同種異體的器官作為外來的“異己”，被受者識別后能否逃避受體的免疫排斥應該取決于兩個條件:(1)外來物質誘導的免疫調節(jié);(2)供者移植抗原誘導的特異性免疫耐受。應用蠕蟲可溶性產物聯(lián)合供者脾B 細胞輸注的策略實現(xiàn)誘導供體特異性的免疫耐受是有理論依據的。在人類與蠕蟲共同漫長的進化過程中，彼此形成了有效的多種免疫調節(jié)機制［15，16］，其中某一種或多種聯(lián)合的免疫調節(jié)機制對維持移植同種異體的器官的長期存活也許起到一定的作用。在蠕蟲可溶性產物中存在一種誘導免疫耐受的物質，這種物質雖然從總體上來說能夠下調機體的免疫反應，但對移植物特異性抗原的免疫耐受并不強烈。如果同時輸注供者的B 細胞，此時B 細胞中錯配的移植抗原，包括主要組織相容性MHCⅠ類和Ⅱ類分子，及血管內皮細胞特異性抗原，在蠕蟲可溶性產物抑制免疫反應的作用下，使受者免疫系統(tǒng)逐漸產生對供者特異性的免疫耐受，達到移植物在無需免疫抑制劑的情況下長期存活的目的。

3 蠕蟲抗原聯(lián)合供者B 淋巴細胞輸注誘導免疫耐受的理論依據

3.1 蠕蟲感染調節(jié)宿主免疫反應已經獲得科學界的認可，并開始應用臨床的治療。過去二十多年的研究越來越清楚地表明蠕蟲，如吸蟲和線蟲類的寄生蟲對宿主的免疫調節(jié)發(fā)揮著重要的作用。蠕蟲與其寄生的宿主的免疫系統(tǒng)在共同進化中保留了許多精密調控宿主免疫反應的基因［17］。通過這些基因的表達產物調控宿主的免疫反應策略包括刺激幼稚的Th 細胞向Th2 和調節(jié)性T 細胞(Treg)轉化，誘導活化的巨噬細胞和緩解過高的體液免疫反應［18，19］。最近的研究結果表明蠕蟲調節(jié)免疫的作用可緩解宿主的炎癥及其炎癥發(fā)生的嚴重程度［20，21］。研究者通過建立一些過敏性疾病和自身免疫性疾病的動物模型，證實了寄生蟲的慢性感染確實可以預防這些免疫性疾病的發(fā)生或減輕病理損傷［22］:如曼氏血吸蟲感染可以預防或減輕Ⅰ型糖尿病、甲狀腺炎和實驗性腦炎;蠕蟲(絳蟲)感染能夠減輕實驗性結腸炎的發(fā)病。

在蠕蟲感染的個體中，過敏性皮試反應的強度明顯低于未感染的個體組。而且這種情景在用藥物清除蠕蟲之后則消失［12］。同樣的觀察結果顯示在多發(fā)性硬化癥(MS)患者獲得蠕蟲感染之后MS 樣的綜合征癥狀出現(xiàn)緩解，而在抗蠕蟲感染后有出現(xiàn)MS 復發(fā)［23］;最近應用鞭蟲(T Suis)治療Crohn's 腸炎的Ⅰ型臨床獲得了明顯的療效［24］。大范圍的商業(yè)化T Suis 臨床試驗已獲得了美國FDA 的批準［25］。

蠕蟲中的血吸蟲在全球感染者眾多。很早以前有Araujo 等進行的小鼠感染血吸蟲的動物模型與皮膚移植試驗研究觀察到移植物排斥與對照組比較存在統(tǒng)計學上的差異［6，12］。在曼氏血吸蟲感染后的60 d 進行同種異體的皮膚移植獲得了明顯的保護作用。另一研究小組，埃及科學家對血吸蟲感染/對照組的皮膚移植研究報道提供了非常有興趣的結果:Aboul-Enien 等招募了19 例患有曼氏血吸蟲活動性感染的病人和16 例無寄生蟲感染的健康志愿者，移植2.5 cm(直徑)的皮膚，取自同一供者的兩塊皮膚，分別移植患有活動性血吸蟲感染的病人和健康對照組［5，6］。結果顯示在對照組移植皮膚平均被排斥的時間為(10.06 ±3.21)d，而16 例患有血吸蟲的病人組的平均排斥時間為(22.25 ±6.46)d，其余3 例血吸蟲感染者在60 d 以后也未觀察到排斥的發(fā)生(P＜0.001)。在未用免疫抑制劑的情況下血吸蟲感染引起的對移植物的保護作用使我們獲得了重要的研究實驗基礎。

盡管用活的蠕蟲感染治療臨床患者炎癥性的疾病具有非常好的應用前景，但是使用蠕蟲產物作為治療生物制劑則擁有更多的優(yōu)點，更主要的是從應用可溶性的血吸蟲卵抗原治療小鼠MS 和糖尿病的模型取得的治療效果來看，活蟲感染不是一個必要的條件［26］。Kuijk 等人應用三種蠕蟲來源的可溶性的抗原(T.suis.T.spiralis 和S.mansoni)對人樹突狀細胞(DC)功能性研究，發(fā)現(xiàn)曼氏血吸蟲卵和豬鞭蟲成蟲來源的可溶性產物及T.spiralis 幼蟲對人DC的免疫調節(jié)更有效。這說明不同蠕蟲具有不同的免疫調節(jié)特點。在我們前期的研究中，選擇日本血吸蟲成蟲、尾蚴和蟲卵三個階段的可溶性產物(SJP)，結果發(fā)現(xiàn)從成蟲和蟲卵中提取的可溶性產物對大鼠腎移植保護性作用優(yōu)于尾蚴提取物。因此，盡管我們還不知道SJP 中有效的成份是什么，但利用SJP誘導受體免疫調節(jié)是客觀存在的事實，具有重要的理論和實踐依據。

3.2 將供者特異性移植抗原暴露給受者的免疫系統(tǒng)是誘導供者特異性免疫耐受的必要條件。正如目前臨床長期應用免疫抑制藥物一樣，多數的研究學者在應用蠕蟲抗原誘導動物器官移植免疫耐受尚不能獲得移植物的長期存活的效果［27］。人們也曾應用將供者的血液輸入受者的體內［28］，讓受者提前接觸供者的移植抗原，以產生供者特異性的免疫耐受。但這種方法本身會產生受體致敏，如產生抗供者特異性的抗體(DSA)。后者在當前器官移植配型中是禁忌的條件之一。也有學者將從受者的外周血提取單個核細胞(PBMC)，在體外接受供者淋巴細胞的刺激，誘導受者的調節(jié)性T 細胞［29］，再回輸給受者。雖能獲得一些效果，但遠期效果并不盡人意。還有其他學者通過體外轉染細胞因子(IL-10，TGF-beta)方法回輸受者自身的細胞，能夠從某種程度上調節(jié)受者免疫反應［30］，但不能從根本上誘導供者特異免疫耐受的產生。Gao 等［31］最近研究將供者的脾細胞在小鼠皮膚移植前輸注給受者，使受者獲得了對供者皮膚移植存活的時間明顯長于對移植第三方小鼠的移植皮膚的存活時間。我們對這項研究非常有興趣。從臨床器官移植實踐出發(fā)，獲得死亡供者的脾臟是容易的，而且可以從脾臟中分離大量的供者B 淋巴細胞。B 淋巴細胞的特點有:(1)高表達HLA-Ⅰ類和Ⅱ抗原分子;(2)B 細胞具有抗原提呈的能力;(3)B 細胞產生抗體，但與T 細胞不同，不會產生GVHD。因此，選擇輸注供者脾臟來源的B 細胞，聯(lián)合SJP 的免疫調節(jié)，讓受者誘導針對供者特異性的免疫耐受是可行的。

綜上所述，當前實體器官移植慢性排斥是急待解決的問題。大多數腎移植物在5～10 年之內會出現(xiàn)不可逆性的慢性排斥，最終導致移植器官的功能丟失。受者在移植后需終身服用免疫抑制劑來維護移植器官的功能。但長期服用免疫抑制劑引起的毒性作用是當前器官移植的另一個問題，如引起高血壓、機會性感染、糖尿病、腎功能損傷、甚至誘發(fā)腫瘤。服用免疫抑制性藥物并不能防止慢性排斥反應的發(fā)生。人們期待移植的器官如蠕蟲長期寄生于宿主那樣，獲得免疫耐受，長期存活，并讓病人遠離免疫抑制劑的困擾。應用供者B 細胞加蠕蟲可溶性產物(SJP)輸注，誘導大鼠同種異體腎移植的特異性免疫耐受，也許可以獲得理想的移植物免疫耐受。實現(xiàn)人體器官移植免除長期服用免疫抑制性的藥物，提高病人的生活質量的目標，具有重要的臨床應用價值。

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