医学百科

移植

1 拼音

yí zhí

2 英文参考

transplantation

3 概述

移植(transplantation)是将健康细胞组织器官从其原部位移植到自体或异体的一定部位、用以替代或补偿所丧失的结构和(或)功能的治疗方法。被移植的部分称为移植物(graft),提供移植物的个体称为供者(donor),接受移植物的个体称为受者(recipient)。现代科学的技术几乎可以对全身任何组织或器官进行移植,但是移植的成功与否不完全取决于外科技术,在相当大程度上还与免疫学有关。

研究移植与免疫相关性以延长移植物有效存活的学科称为移植免疫学(transplantionimmunology);目前移植所取得的巨大成就、仍然存在的限制以及未来的发展多与免疫学有着密不可分的联系。

4 移植的类别

移植的类型多种多样,可以从不同角度进行分类。例如根据移植物性质可分成生命器官移植和支架组织移植;根据植入部位可分成原位移植和异位移植。但免疫学分类主要是根据移植物供者与受者间的关系,一般可分为以下几种类型。

1.自身移值(autograft)是将自身组织从一人部位移植到另一部位,如烧伤后值皮。因为自身组织存在免疫耐受,所以可终生存活。

2.同系移植(isograft或syngenicgtaft)指遗传基因完全相同的异体间移植,例如同卵双生间移植和同种纯系动物间的移植,移植效果与自身移植相同。但是临床上极其罕见。

3.同种移植(allograft或homograft)或称同种异体移植,是指同种不同基因型个体之间的移植,是临床最常见的移植类型,也是移植免疫学研究的重点所在。

4.异种移植(xenograft)指不同种属间的移植。因为供者与受者的基因完全不同,移植后出现强烈排斥,到目前为止尚不能成功。异种移植可解决临床移植物的来源,但对移植免疫学是一个严峻的挑战,也是移植免疫研究的方向之一。

5.胚胎组织移植利用胚胎的组织或细胞作为移植物进行的移植。20周以内的人胚组织抗原发育尚不成熟,在同种间移植的成功率较高。在有资源可利用的地方,值得进一步研究和应用。

5 移植抗原

在同种移植中,即使外科手术十分成功,没有任何失误,移植物也会因排斥反应(rejection)而不能长期存活,这是长久困扰人们的一个大问题。1944年Medawar等人以周密的实验证明了移植排斥反应宿主和移植物之间产生的免疫应答;以后相继发现了多种与排斥反应相关的抗原,称为组织相容性抗原或移植抗原。在同种异体移植时,决定组织相容性的同种抗原种类很多,其中起主要作用的称为主要组织相容性抗原;在小鼠为H-2,在人类为HLA

HLA分子分3类,其中MHCⅠ类和Ⅱ类分子与移植免疫的关系较为密切;目前认为HLA-DR位点的抗原对移植最为重要,其次为HLA-A、HLA-B、HLA-DQ和HLA-DP,HLA-C在移植免疫过程中没有明显作用。HLA复杂的排列组合是一个非常庞大的数字,使得正常人群中除同卵双胞胎以外很难找到HLA基因完全相同者;只要供者与受者之间的HLA抗原有所不同,就会出现程度不等的排斥反应,为临床移植工作带来困难,本章所涉及的组织配型、排斥反应和免疫抑制等多是针对HLA及其诱导的免疫排斥。

ABO血型系统也是主要组织相容性抗原。ABO系统的抗原不仅存在于红细胞,亦存在于血管内皮及其它组织细胞表面,当供者与受者的ABO血型不符时,移植物的血循环重建后会即刻导致严重的排斥反应而使移植失败。但是ABO血型只有4种主要类型,容易检测也容易配型。

6 移植的结局及对策

移植成功的关键标准是移植物能基本代替原有器官或组织的功能,从而恢复人体的正常处理状态;移植成功与否有4个决定因素:器官保存、外科技术、移植物选择和免疫抑制。前两个因素不属于免疫学的范围,早在18世纪就有人开始进行外科的尝试,到本世纪初法国医师Carrel等人采用现代外科技术进行肾和心脏等器官移植获得了诺贝尔奖;但是这些移植物多因排斥反应而不能长期存活。随着免疫学的不断进步,认识了排斥反应发生的免疫学机制及其抑制方法,在一定程度上实现了移植物的长期有效存活。

1.免疫抑制排斥反应是免疫应答引起,所以免疫抑制就应该是一项有效的预防措施。在国内外同种异体移植的临床实践中,都采用不同方式的免疫抑制,取得明显的成效。最常见的方法是使用免疫抑制剂,例如硫唑嘌呤环磷酰胺皮质醇等,目前首选的是环孢霉素A;但近年又发现一种链丝菌产生的高效免疫抑制剂棗FK-506,效果更佳。

另外也可应用淋巴细胞抗体、抗CD3抗体、胸导管引流等方法使受者体内淋巴细胞数量降低,免疫应答能力减弱。还可采用手术前对受者输血(尤其是输供者血)的办法,作用机制尚不清楚。

2.移植物选择选择理想的供者,使移植物尽量与受者相配,降低排斥反应的发生率和反庆程度(详见第二节)。

3.诱导免疫耐受性诱导受者对移植物产生特异性免疫耐受是最为理想的办法,使受者既不发生排斥反应,又不降低对其他抗原的免疫应答能力。现在已提出一些理论与措施,有些已在实验动物身上取得了一定的效果。

通过以上方法可使移植物的存活率大大提高,存活时间大大延长;例如肾移植患者的2年存活率可达90%~95%;肝移植的1年存活率为70%~90%,5年存活率为60%;心脏移植的1年、5的和10年存活率分别可达78%、67%和53%。

7 移植物选择标准

移植物选择是移植能否成功的关键因素之一,选择的标准可归纳为以下几类:

1.一般情况①移植物本身必须是健康细胞、组织或器官,在形态和功能上都没有异常发现;②供者无传染病(尤其是艾滋病和肝炎等)或相关感染、无代谢病恶性肿瘤原发性肿瘤除外),全身重要器官的功能正常;③供者与受者的年龄应相仿,尤其供者应小于受者;但在生命器官移植时,供者年龄最好在10~50岁之间;④供者器官与受区的大小应相接近,尤在心、肝、肺等原位移植中,供者与受者体重相差不能过于悬殊,否则就植入困难或者不适应

2.ABO血型相容一般临床输血的ABO选配原则也适用于移植,O型受者只接受O型移植物;A型受者接受A型或O型;B型受者接受B型或O型;AB型受者接受范围较广。一般情况下,不管是活体移植物还是尸体移植物,血型不相容就不应该进行移植。

3.HLA相容性供者与受者之间HLA相同的位点越多,相容性就越好,长期存活的可能性就越大。但是临床移植的绝大多数是同种移植,在非直系血缘关系的人群中,几乎不可能发现HLA完全相同者;只要能发现1~2个HLA位点相同,就比HLA完全不相同者之间的移植成功率大得多。如果有可能,移植物的供者最好是近亲(例如父母、子女或同胞兄弟姊妹等)的健康志愿者,这样可以在移植前对双方较全面的检测和交叉配合试验,还可能有选择的余地。如果等待尸体器官,检测HLA的困难性增加,选择的机会也少。移植中心的建立可以解决好多难题。

8 HLA血清学定型试验

HLA-A、B、C、DR或DQ位点的抗原可用血清方法进行检测,所以称为SD抗原(serologicallydefinedantigen),其检测方法目前普遍采用补体依赖的细胞毒(complementdependentcytotoxicyty,CDC)试验。

1.试验方法美国国家卫生研究院(NIH)的标准方法如下:将一系列已知特异性的标准分型血清(1μl/孔)按设计好的方案加到72孔或60孔专用反应板中(如暂时不用可以冰冻保存);加入待检淋巴细胞2000个/1μl/孔,置室温30min让抗体与抗原结合;加入补体(多为家兔混合血清)5μl,置室温60min;每孔加入5%伊红2~3μl,使死细胞着色;3~5min后每孔加12%福尔马林8μl固定细胞;待细胞全部沉淀后用相差显微镜或倒置显微镜观察结果。某孔的着色细胞超过50个即为阳性反应,说明被检细胞的HLA型与该孔所加抗体的相一致;否则为不一致。

2.细胞分离检测活体可取外周血直接分离;检测尸体时取淋巴结,制成单个细胞并洗涤后再分离。检测HLAⅠ类抗原时取单个核细胞层的细胞即可应用,因为该层细胞都表达Ⅰ类抗原;但检测HLA-DR和DQ等Ⅱ类抗原时,就需要进一步分离较纯的B细胞(纯度达80%以上),因为Ⅱ类抗原不分布T细胞上。

3.分型血清试验用的标准抗血清必须从经产妇(尤其多产妇)的血清中筛选胎盘液或其他体液也可应用;也可通过人工免疫献血员的方法得到。筛选的方法也用CDC试验,只是将已知与待检互换。Ⅱ类抗血清筛选后还必须用混合血小板将其中可能含有的Ⅰ类抗体吸收去,因试验用的B细胞上也有Ⅰ类抗原。许多人尝试过抗HLA的单克隆抗体,但是多不成功,因鼠源性抗体主要是针对人类的公共抗原而非某个体的HLA私有抗原;还有一个原因是鼠源性抗体多不能固定补体,不能用细胞毒方法进行检测。

4.HLA定型板某些专门实验室将HLA定型血清预先加到专用的反应板上冰冻保存,可供自己或出售给他人使用,试验时只须加入待检细胞及其它试剂即可。定型板中抗血清的种类要覆盖本民族或本地区80%以上的抗原,其中高频抗原每种抗血清3份以上,低频抗原每种抗血清2份以上。定型血清板须经几个实验室认可或有关部门核准后才能销售和使用;现在国内所做的定型板多限于HLAⅠ类抗原的检测。

9 HLA细胞法分型试验

HLA-D和DP位点的抗原须用细胞法分型进行鉴定,所以又称LD抗原(lymphocytedefinedantigen),其鉴定方法普遍采用混合淋巴细胞培养(mixedlymphocyteculture,MLC),也称混合淋巴细胞反应(mixedlymphocytereaction,MLR)。

1.试验方法将分离的反应细胞(通常是患者的淋巴细胞)与刺激细胞(通常是供者或已知的标准淋巴细胞)配制成1×106/ml浓度的悬液,各加0.2ml到反应管中;放置37℃和5%CO2环境下培养5~6天。培养结束后进行涂片染色,观察并计数转化的淋巴细胞;也可在培养结束前5~12小时加入3H-TdR,收获后用液体闪烁仪计数细胞的放射性。试验结果的常用表示方式是刺激指数(SI)。

MLC分为双向法和单向法。双向MLC是反应管中两种细胞都有应答能力,可以互为刺激细胞和反应细胞,试验结果是两种细胞反应之和。

SI=2×试验管cpm/(A对照cpm+B对照cpm)

双向MLC只能反映两种细胞间LD的差别,结果比较模糊,也不能做LD抗原的分型。单向MLC是将刺激细胞用丝裂霉素C(mitomycinC)或X线照射先行灭活,但细胞的抗原性保持不变,因此可作为刺激细胞而不能作为反应细胞,试验结果是待检测细胞的反应,使于结果分析

SI=试验管cpm/自身对照cpm

单向MLC可以用来进行HLD-D和DP位点的分型试验,常用的方法有两类:纯合子分型细胞(homozygoustypingcell,HTC)试验和预敏淋巴细胞分型(primedlymphocytetyping,PLT)试验。

2.HTC试验HTC是指细胞内一对同源染色体上两个HLA单倍型完全相同,所以该位点在细胞表面只表达一种抗原;HTC可从近亲婚配的子代表中寻找。将一组HTC经处理来活后作为刺激细胞,与待检细胞做单向MLC。如果待检细胞与刺激细胞的LD不同,就会发生反应;如果相同便不反应;所以试验又称为阴性分型法。当SI≤2时可认为待检细胞与该管HTC的LD抗原相同。本法的缺点是HTC难以得到,而且培养时间长(5~6天),在尸体器官移植时不能应用。

3.PLT试验本方法需事先准备分型细胞:选择只有一个单倍型相同的两个体a/b和a/c(这在双亲与子女之间不难做到),取前者的淋巴细胞处理后作刺激细胞,取后者的淋巴细胞作反应细胞;将两者进行单向混合培养,至第10天使可得到针对b单倍型有特异性免疫应答能力的预致敏分型细胞(PTL)。依此类推,可以制备出一系列能识别各种已知LD抗原的一套PTL;这些处于休止状态的致敏记忆细胞可在液氮中长期保存备用。

进行PLT试验时,需将待检淋巴细胞处理成刺激细胞,而PTL为反应细胞;如果待检细胞的LD抗原与PTL预先识别的特异性相同,则PTL会迅速出现反应(二次应答),如不同则不出现快速反应,所以本法又称为阳性分型法。PLT法克服了HTC法试验周期长的缺点,在24小时内即可报出结果;PTL比HTC容易得到,但真正做起来也复杂。

不管是CDC试验还是MIC方法,都必须以受检者的淋巴细胞作为检测标本,这就大大地限制了检测方法的应用范围;而且还存在抗体来源困难、细胞培养周期过长等缺点;所以近年来将分子生物学技术引入了HLA检测的领域,产生了DNA分型法。DNA分型法是利用PCR技术将标本中的少量目的DNA大量扩增,然后再进行产物鉴定的方法(原理和步骤在此不予讨论),特点是灵敏度高,试剂来源容易,应用范围广,陈旧的或微量的标本都可进行检测,在移植医学法医学和其他方面都有广阔的前途。

10 交叉配合试验

传统的交叉配合(crossmatching)试验是检测受者体内是否存在抗供者的特异性抗体,现在可同时检测受者对供者LD抗原的相容程度。不管是否已经进行过各种HLA分型试验,交叉配合试验对选择移植物都有一定的参考价值。

1.微量细胞毒试验用供者的淋巴细胞作靶细胞,与受者的血清进行CDC;出现阳性反应说明受者体内含有抗供者的特异性抗体,移植后很有可能发生超急排斥反应。若要明确受者的抗体是抗Ⅰ类抗原还是抗Ⅱ类抗原,可以将供者的淋巴细胞进一步分离出较纯的T细胞和B细胞分别进行检测;若要排除患者自身抗体的影响,可以用患者自己的细胞与自已的血清进行试验作为对照。

交叉配合是移值前必须做的一个检验项目;对一些曾经接触过移植抗原的受者,例如多次接受输血者、经产妇、有不成功移植史或接受过血清透析治疗者,尤其要进行审慎的检验。

2.流式细胞仪检测将供者淋巴细胞与受者血清共育后,用荧光标记的抗人Ig对结合有抗体的细胞染色,在流式细胞仪上进行荧光标记测定。该法比微量细胞毒法的灵敏度高100倍,有条件的单位可以优先考虑使用。

3.混合淋巴细胞培养将供者与受者的淋巴细胞做双向混合培养,或者灭活供者的淋巴细胞做向混合培养,细胞反应的程度与供-受者相容的程度呈负相关。

4.细胞介导的淋巴细胞毒试验检测受者对移植物可能发生的细胞介导的淋巴细胞毒作用(cell-mediatedlymphocytotoxicity,CML)。将受者淋巴细胞与灭活的供者淋巴细胞做常规单向MLC,收获致敏的受者淋巴细胞后,再与51Cr标记的、PHA刺激的供者淋巴细胞做CML试验;51Cr释放的程度与供-受者相容程度呈负相关。

11 排斥反应及其监测

移植排斥反应(tranlplantationrefection)是由移植抗原诱导的免疫应答所导致的移植物功能丧失或受者机体损害,是临床移植失败的主要原因和移植免疫学所致力克服的关键难题。目前已基本清楚排斥反应的发生机制和临床类型,对其检测和抑制的研究也取得了一定的成就。

11.1 排斥反应的类型

在同种异体移植中,排斥反应有两种基本类型:宿主抗移植物反应(hostversusgraftreaction,HVGR)和移植物抗宿主反应(graftversushostreaction,GVHR),临床最多见的是前者;根据发生的机制、时间、速度和临床表现,HVGR又可分为3种类型。

1.超急排斥反应发生在移植物与受者血管接通的数分钟到数小时内,出现坏死血管炎表现,移植物功能丧失,患者有全身症状。发生的基本原因是受者循环内存在抗供者的抗体,常见于下列情况:①ABO血型不符;②由于多次妊娠或反复输血等使受者体内存在抗HLA抗体;③移植物保存或处理不当等其他原因。超急排斥发生迅速,反应强烈,不可逆转;需立即切除移植物,否则会导致受者死亡。如果事先认真进行ABO基至Rh血型检查和交叉配合试验,多可避免这种现象的发生。

2.急性排斥反应是排斥反应最常见的一种类型,多发生在移植后数周到1年内,发生迅速,临床表现多有发热、移植部位胀痛和移植器官功能减退等;病理特点是移植物实质和小血管壁上有以单个核细胞为主的细胞浸润、间质水肿与血管损害,后期大动脉壁上有急性纤维素炎症。急性排斥出现得早晚和反应的轻重与供-受者HLA相容和程度有直接的关系,相容性高则反应发生晚、症状轻、有些可迟至移植后2年才出现。急性排斥反应经过及时恰当的免疫抑制治疗多可缓解。

3.慢性排斥反应属于迟发型变态反应,发生于移植后数月甚至数年之后,表现为进行性移植器官的功能减退直至丧失;病理特点是血管壁细胞浸润、间质纤维化和瘢痕形成,有时伴有血管硬化性改变。本型反应虽然进展缓慢,但用免疫抑制治疗无明显的临床效果。

4.移植物抗宿主反应多发生于同种骨髓移植者,也可见于脾、胸腺小肠移植中;此时患者的免疫状态极度低下,而移植物中丰富的免疫活性细胞则将受者细胞视为非己抗原,对其发生免疫应答;移植物的T细胞在受者淋巴组织中增殖并产生一系列损伤效应。GVHR分为急性与慢性两型。急性型多见,多发生于移植后3个月以内,患者出现肝脾肿大、高热、皮疹和腹泻等症状;虽是可逆性变化,但死亡率较高;慢性型由急性型转来,患者呈现严重的免疫失调,表现为全身消瘦,多个器官损害,以皮肤和粘膜变化最突出,病人往往因严重感染或恶液质而死亡。

11.2 排斥反应的机制

移植排斥反应的机制和过程与一般免疫应答相似,只是参与细胞是一种特殊类型的Tc细胞,称为同种反应型Tc细胞(alloreactiveCTL)。这种Tc细胞能识别并杀伤遗传学上无关供体表达外来抗原分子的移植物中的靶细胞,从而导致组织不相容移植物的排斥反应。造成排斥反应损伤效应的机制除Tc细胞介导的细胞毒作用外,尚有NK细胞介导的直接细胞毒作用和ADCC、抗体介导的补体依赖性细胞毒作用和炎症效应以及细胞因子介导的系列炎症效应等。在不同情况下,各种机制分别参与的程度有所侧重,所以不同类型排斥反应的表现也不尽相同。

11.3 排斥反应的免疫学监测

排斥反应的临床判断主要依靠症状和体征、移植物功能状态及实验室检测等综合指标。超急排斥很容易诊断,急性排斥和GVHR的临床表现较明显,慢性排斥多无典型临床表现。移植器官的功能测定根据移植物不同而异,多需做大量的生化测定和血液学指标,某些辅助检查例如B型超声和彩色多普勒等对了解移植器官的形态、血管通畅性和血流量等也有一定的帮助。免疫学监测是在排斥反应发生之前检查受者体内参与反应的免疫细胞及某些免疫分子的变化,对判断患者是否会出现排斥反应有重要的参考意义。

1.外周血T细胞计数用单克隆抗体免疫荧光法或流式细胞仪测定T细胞及其亚群,在急性排斥的临床症状出现前1~5天,T细胞总数和CD4/CD8比值升高,巨细胞病毒感染时比值降低;各家报道的比值不同,一般认为当比值大于1.2时,预示急性排斥即将发生;比值小于1.08则感染的可能性很大。如果能进行动态监测,对急性排斥和感染的鉴别诊断会有重要价值。另外,淋巴细胞转化试验对测定T细胞总数和功能状态也有一定意义。

2.杀伤细胞活性测定移植后因免疫抑制剂的应用,杀伤细胞的活性受抑制,但在急性排斥前会明显增高。取供者淋巴灭活后作为刺激细胞,分离患者淋巴细胞作反应细胞,将两种细胞混合直接做CML,测得的结果是Tc细胞和NK细胞共同作用的结果;进行动态监测的意义更大一些。

3.血清IL-2R测定T细胞激活后可释出IL-2R,在急性排斥和病毒感染时IL-2R的血清含量升高,以巨细胞病毒感染时增高最明显。环孢霉素A肾毒性的肾功能减退时血清肌酐值增高,而IL-2R明显降低。血清肌酐值和IL-2R同时增高对急性排斥的诊断有意义。但个体间血清IL-2R的含量差别显著,无公认的诊断标准,限制了它的临床的应用,动态测定可克服这一缺点。

4.抗供者HLA抗体的检测利用交叉配合试验检测患者血清中是否存在抗供者HLA的抗体,抗体的存在预示着排斥反应的可能性。

其他方法如血清补体测定等也有报道,但其意义不确切。

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