儲(chǔ) 建，禹亞彬，章世海，卞建民

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京第一醫(yī)院，南京210000)

盡管豬作為人類器官移植的來源得到了認(rèn)可，但是靈長類動(dòng)物對(duì)豬的免疫排斥是一個(gè)很大的障礙，至今仍未完全解決［1］。近年來轉(zhuǎn)基因豬的出現(xiàn)和誘導(dǎo)免疫耐受的方法使得免疫排斥不再是最主要的問題，消耗性的凝血障礙也是需要關(guān)注的。因?yàn)楫惙N移植尚未應(yīng)用于臨床，所以對(duì)于異種移植的動(dòng)物模型，我們選擇豬和非人靈長類動(dòng)物之間的器官移植。本文將對(duì)異種移植的現(xiàn)狀和存在的問題作一綜述。

1 豬和靈長類動(dòng)物的移植免疫障礙

1．1 超急性排斥反應(yīng) 當(dāng)豬的器官移植到非人靈長類動(dòng)物后，靈長類免疫球蛋白抗體結(jié)合豬器官內(nèi)皮細(xì)胞表面的α1，3-gal表位，豬血管內(nèi)皮細(xì)胞的天然抗體被激活并引起補(bǔ)體反應(yīng)。移植物的內(nèi)皮細(xì)胞將抗凝因子轉(zhuǎn)化為抗凝因子前體［2］，介導(dǎo)了凝血反應(yīng)，在數(shù)分鐘內(nèi)就能導(dǎo)致移植物的總體功能障礙。補(bǔ)體反應(yīng)和凝血系統(tǒng)激活是造成超急性排斥反應(yīng)的原因。

1．2 急性體液排斥反應(yīng) 當(dāng)我們采取措施來阻止超急性排斥反應(yīng)的同時(shí)，抗體介導(dǎo)的延遲排斥反應(yīng)也在產(chǎn)生，這就是急性體液排斥反應(yīng)［3］。固有免疫中的天然抗體和補(bǔ)體的激活也會(huì)導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞的激活和損傷。目前有越來越多的證據(jù)表明靈長類動(dòng)物的中性粒細(xì)胞可能參與了豬內(nèi)皮細(xì)胞的激活［3］。自然殺傷細(xì)胞和巨噬細(xì)胞也參與了急性體液排斥反應(yīng)，但具體機(jī)制不甚清楚。急性體液排斥反應(yīng)在服用了免疫抑制劑后也可能發(fā)生。

1．3 急性細(xì)胞排斥反應(yīng) 一些強(qiáng)有力的免疫抑制劑可以很好地阻止細(xì)胞排斥反應(yīng)的發(fā)生。這是因?yàn)門細(xì)胞的激活導(dǎo)致了快速的抗體應(yīng)答繼而引起急性體液排斥反應(yīng)發(fā)生在T細(xì)胞滲透進(jìn)入到移植物之前。當(dāng)使用有效的免疫抑制劑后，可以及時(shí)阻止T細(xì)胞的免疫應(yīng)答，并且不會(huì)對(duì)移植物產(chǎn)生影響。一些單克隆抗體，已經(jīng)證明在阻止T細(xì)胞激活方面效果顯著。

1．4 慢性排斥反應(yīng) 在移植物可以存活數(shù)周的例子中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)血管的慢性病理改變，這些改變和長期存活的移植物的慢性排斥反應(yīng)的改變相似，具體成因不甚清楚。

2 轉(zhuǎn)基因豬的產(chǎn)生

介于以上排斥反應(yīng)的阻礙，Lai等對(duì)豬進(jìn)行基因改造，產(chǎn)生了可以表達(dá)人補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白的豬和敲除α1，3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶基因的轉(zhuǎn)基因豬。補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白存在于豬的血管內(nèi)皮細(xì)胞，并且可以很好地保護(hù)移植物防止超急性排斥反應(yīng)的發(fā)生。Ruiz-Argüelles等［4］報(bào)道，這種補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)量增多與否與抑制排斥反應(yīng)的程度沒有正相關(guān)，但是這個(gè)理論尚未在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

Gal是豬抗人類和非人靈長類動(dòng)物的主要抗原，當(dāng)表達(dá)這種蛋白的基因(α1，3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶)被敲除后，超急性的排斥反應(yīng)的發(fā)生率明顯下降。轉(zhuǎn)基因豬用于狒狒的異種移植中，心臟移植可以存活3～6個(gè)月，腎移植可存活3個(gè)月，肝移植可存活數(shù)天，肺移植可存活幾小時(shí)。通過基因修飾來抑制NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞活性是有可能的，但在豬到非人靈長類動(dòng)物模型中尚未經(jīng)過測試。豬內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)轉(zhuǎn)基因人類白細(xì)胞抗原E或人類白細(xì)胞抗原G是可以抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性和黏附性，并且人類白細(xì)胞抗原E的轉(zhuǎn)基因豬最近正在研制中，相信這種模型的成功將是抗排斥的又一重大突破。

就算在排除超急性排斥反應(yīng)和經(jīng)典急性體液排斥反應(yīng)的情況下，在豬到非人類靈長類動(dòng)物的移植過程中，移植物的存活還受限于血栓性的微血管病變或消耗性凝血功能障礙，或兩者兼而有之，這些障礙尚未克服。在目前轉(zhuǎn)基因豬心臟移植到狒狒的案例中，血栓性微血管病變繼而伴發(fā)消耗性凝血功能障礙［5］是主要的影響因素。而在肝移植中，血小板減少在幾分鐘之內(nèi)就發(fā)生，雖然大多數(shù)凝血參數(shù)似乎仍然在正常范圍內(nèi)，但幾天內(nèi)就會(huì)發(fā)生血小板缺乏的自發(fā)性內(nèi)出血［6］。

3 凝血功能調(diào)節(jié)異常

越來越多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，免疫排斥反應(yīng)，已不再是異種移植的主要問題，豬和靈長類動(dòng)物的凝血系統(tǒng)的生理不兼容性更需重視。盡管近些年來我們著重關(guān)注這個(gè)問題，但是異種移植后引起凝血功能異常的機(jī)制我們至今不能闡明?？赡苁怯捎谘a(bǔ)體激活和異種抗體的激活、內(nèi)皮細(xì)胞激活增加了組織因子的活力并引起移植物內(nèi)的廣泛血栓和消耗性凝血功能障礙。最近在體外研究表明，豬主動(dòng)脈血管內(nèi)皮細(xì)胞能通過免疫獨(dú)立應(yīng)答來誘導(dǎo)人體組織因子的暴露［7］。在豬到狒狒腎、肝移植模型中得到證實(shí)。利用轉(zhuǎn)基因豬的肝臟移植到狒狒，我們注意到在再灌注后的幾分鐘內(nèi)，有大量的血小板損失。有學(xué)者推測:組織因子的激活導(dǎo)致了消耗性凝血功能障礙，并且與免疫反應(yīng)無關(guān)［8］。這些研究表明，進(jìn)一步處理免疫應(yīng)答并不能完全克服異種移植后的消耗性凝血功能障礙。我們必須搞清楚血栓性的微血管病變和消耗性的凝血病變的具體機(jī)制，因?yàn)橹挥羞@樣才能指導(dǎo)下一步的改進(jìn)和治療。人類凝血調(diào)節(jié)蛋白、組織因子的抑制劑或者CD39的引入已被研究來克服豬和靈長類動(dòng)物的凝血不相容性。

4 免疫耐受

誘導(dǎo)免疫耐受是除免疫抑制劑外的另一種使受體對(duì)供體產(chǎn)生免疫低反應(yīng)的方法，相比于免疫抑制，免疫耐受幾乎不存在并發(fā)癥，并且可以有效地對(duì)抗慢性排斥反應(yīng)的發(fā)生［9］。有文獻(xiàn)報(bào)道在腎移植術(shù)后，通過混合嵌合體誘導(dǎo)，可以形成短暫的免疫耐受，并且已在非人靈長類動(dòng)物中和臨床模型中成功進(jìn)行誘導(dǎo)。但迄今為止，仍沒有一種方案可以長時(shí)間有效地誘導(dǎo)免疫耐受。有越來越多的人感興趣于T調(diào)節(jié)細(xì)胞［10］的潛在作用或間質(zhì)干細(xì)胞誘導(dǎo)異種移植的免疫耐受狀態(tài)，但至今很少有探索性的工作報(bào)告。在新生兒中誘導(dǎo)B細(xì)胞免疫耐受，已經(jīng)在ABO血型不相容的移植中成功實(shí)現(xiàn)［11］。

5 移植后豬器官在靈長類動(dòng)物中的功能

我們?cè)O(shè)想即使免疫和凝血障礙是可以克服的，進(jìn)一步的問題是豬器官能否適應(yīng)靈長類動(dòng)物身體內(nèi)環(huán)境并發(fā)揮功能。Cooper等［12］報(bào)道在靈長類動(dòng)物中移植的豬心臟功能良好，Soin等［13］報(bào)道豬腎移植后腎功能良好。但是，一個(gè)主要的問題是進(jìn)行性發(fā)展的蛋白尿。雖然這是可以預(yù)防或用連續(xù)靜脈滴注的人血白蛋白來糾正，但這顯然不是一個(gè)切合實(shí)際的豬腎臟移植后長期治療的選擇。豬肝臟移植后在靈長類動(dòng)物體內(nèi)的功能并不好。但已有研究證據(jù)［6］表明，豬到狒狒的肝臟原位移植后可合成蛋白質(zhì)并解毒，另外可以產(chǎn)生凝血因子。

6 臨床展望

在豬器官移植用于臨床之前，還有很多問題亟待解決，最初的臨床試驗(yàn)可能會(huì)涉及終末期器官功能衰竭患者的過渡階段，尤其是肝移植和心臟移植，過渡到合適的同種移植器官的到來。然而，豬作為將來人器官移植的來源，臨床應(yīng)用上不能只局限于終末期患者。目前在終末期患者的應(yīng)用中，Cooper等［14］報(bào)道高水平的人類白細(xì)胞抗原活化對(duì)于豬的器官排斥有很大的危險(xiǎn)性。由異種器官移植所帶來的潛在可能性是一個(gè)重大的研究領(lǐng)域，應(yīng)大力進(jìn)行，直到各種障礙被克服。豬胰島移植，豬角膜移植，豬神經(jīng)細(xì)胞移植，甚至豬紅血細(xì)胞到人類輸血都是很有意義的研究。如果研究取得突破，成千上萬的患者將受益匪淺。

7 結(jié)語

轉(zhuǎn)基因豬的應(yīng)用正在逐步靠近臨床。豬的真皮支架和小腸間質(zhì)已被大規(guī)模用于臨床手術(shù)并且僅會(huì)產(chǎn)生比較弱的炎癥反應(yīng)。轉(zhuǎn)基因豬已被用于豬角膜移植和移植用紅細(xì)胞輸血。豬胰島移植對(duì)糖尿病猴取得了令人鼓舞的結(jié)果，相信在未來的幾年內(nèi)豬的胰島移植會(huì)應(yīng)用于臨床。另外豬器官移植給終末期器官衰竭患者也會(huì)在臨床實(shí)現(xiàn)。

一個(gè)合適的免疫抑制方案需要防止細(xì)胞排斥反應(yīng)和T細(xì)胞依賴的抗體反應(yīng)，并且這個(gè)方案必須是在臨床上適用而不伴隨高發(fā)病率的并發(fā)癥，如感染或相關(guān)惡性疾病。在這方面，特異性強(qiáng)的免疫抑制劑是解決問題的關(guān)鍵。我們預(yù)期在未來的5 a時(shí)間里，轉(zhuǎn)基因豬的應(yīng)用會(huì)提高異種器官移植的存活率，另外如果消耗性凝血障礙的發(fā)生原因是獨(dú)立于免疫排斥以外的，那么有必要對(duì)組織因子更進(jìn)一步的研究。以上兩個(gè)問題解決了，異種移植就可以架起臨床試驗(yàn)的橋梁。

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