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专家论坛|儿童肝移植免疫耐受相关进展


1  儿童肝移植免疫耐受的特点

免疫耐受是指器官移植受者在停止免疫抑制药物治疗的情况下,移植物保持正常的功能,且不影响受者的免疫功能,保持对感染、肿瘤等正常的免疫应答反应[4]。20世纪90年代初,美国的Starzl教授团队[5]最早发现了肝移植免疫耐受现象。在11例因依从性差或免疫抑制剂不良反应而停用免疫抑制剂治疗的肝移植患者中,发现在6个月至13年的随访过程中,这些受者移植肝功能保持着正常。在此基础上,该团队开始有目的的通过逐步停用免疫抑制剂,对包括95例肝移植患者诱导术后免疫耐受进行观察,研究结果令人振奋,18例患者可完全停止服用免疫抑制剂,随访时间达34个月[6]。随后,该现象在一组包括20例儿童亲属活体肝移植受者的研究中也得到验证[7]。

这种现象与肝脏作为一个免疫调节器官的独特解剖结构相关,因此也称其为免疫特惠器官。肝脏是双血供器官,强大的血流可以稀释免疫复合物并减少免疫复合物的形成和沉积[8];肝脏内大量的肝窦上皮细胞、Kupffer细胞、树突状细胞与自然杀伤细胞(NK细胞)也与肝脏内部的免疫调节作用密切相关[8-11];肝脏强大的再生功能可以克服轻度的排斥反应[12]。

与成人肝移植患者相比,免疫耐受现象在儿童肝移植患者中的比例更高[7]。此前报道,成人肝移植患者出现免疫耐受的比例为20%左右,而儿童肝移植患者术后出现操控性耐受的比例可达60%[13]。在Takatsuki等[14]的研究中,63例因药物导致的严重并发症而停止服用免疫抑制剂的活体肝移植儿童受者中,24例出现免疫耐受,这些儿童平均停药时间接近2年,接受肝移植时的平均年龄为1.1岁,提示年龄较低在诱导免疫耐受上可能更有优势。在儿童时期,胸腺是一个高度强大的免疫器官,是T淋巴细胞发育、成熟的场所,对于诱导供体特异性耐受非常关键。胸腺调节性T淋巴细胞(Treg细胞)由两部分组成,一部分是由CD4单阳性胸腺细胞新生成的Treg细胞,另一部分是进入胸腺再循环的外周Treg细胞。在人类和小鼠中,初始型Treg细胞几乎全部依赖于胸腺产生。儿童胸腺中的Treg细胞非常丰富,1 g胸腺组织所含Treg细胞大约是1 ml外周血的500倍,而且在扩增后功能稳定[15]。新生儿胸腺的微解剖屏障对外来细胞的限制没有成人胸腺那么严格,更容易产生供体抗原特异性Treg细胞;通过消耗进入胸腺的效应T淋巴细胞,提高诱导中枢免疫耐受的效果。

2  诱导免疫耐受的主要方法

免疫耐受的诱导与维持不是某一种调节机制的作用,而是多种机制协同作用的结果,包括凋亡、调节性细胞的获取、抑制增殖等。现阶段诱导免疫耐受的方法主要有克隆无能、克隆清除与免疫调节等。

克隆无能是指T淋巴细胞仅与抗原递呈细胞上的抗原肽-主要组织相容性复合物结合,激活第一信号,而没有完成由抗原递呈细胞和T淋巴细胞表面黏附分子结合提供的第二信号,即共刺激信号,使T淋巴细胞不能继续分化,不具有完整的免疫功能,且可进一步被诱导凋亡。目前研究较多的是B7/CD28共刺激通路、CD40/CD40L共刺激通路、CD80/CD86共刺激通路以及OX40/OX40L共刺激通路。其中,OX40/OX40L共刺激途径可以促进CD4+T淋巴细胞增殖、存活、迁移,可促进Treg细胞扩增,但扩增的Treg细胞对效应性T淋巴细胞的抑制作用较弱,且细胞内程序性死亡受体1上调[16]。外源性IL-2可阻止这一过程,增强Treg细胞活性[17-18]。

克隆清除是指胸腺通过阴性选择去除(中央型清除)其内未成熟的特异性T淋巴细胞克隆,或直接清除外周循环中已成熟的特异性T淋巴细胞克隆(周围型清除),从而诱导并维持免疫耐受。胸腺作为T淋巴细胞发育、成熟的中枢免疫器官,发挥着重要作用。除此以外,造血干细胞移植也可诱导免疫耐受,而动物实验与临床试验已证实输注全骨髓细胞、外周血细胞、CD34细胞、脾细胞均可诱导免疫耐受[19]。造血干细胞移植诱导免疫耐受的机制主要是诱导受者产生嵌合体,以抑制移植术后的排斥反应[20-22]。使用单克隆或多克隆抗体清除外周效应性T淋巴细胞,减弱受者的反应,可获得外周性免疫耐受。目前研究较多的单抗有抗IL-2受体单抗、抗CD4单抗、抗CD25单抗等,而多克隆抗体在临床应用较多的为抗胸腺细胞球蛋白。

免疫调节是指利用具有免疫抑制功能的细胞亚群或细胞因子,发挥其负性调节作用,抑制排斥反应、诱导免疫耐受。其研究的热点包括Treg细胞、调节性B淋巴细胞、间充质干细胞、未成熟的树突状细胞、γδT淋巴细胞以及TGFβ、IL-10等[23-24]。其中,尤以Treg细胞最为引人关注。

Treg细胞主要在胸腺与外周淋巴器官中发育,Foxp3是CD4+Treg细胞分化、发育、保持功能稳定的重要因子,也是其最重要的标志物。笔者发现儿童肝移植患者在发生急性排斥反应时,外周血中CD4+CD25+Foxp3+Treg细胞比例降低,在抗排斥治疗后进一步下降,1周后仍不能恢复正常[25]。而在停用免疫抑制剂5年以上的肝移植患者中,肝穿刺组织中的Treg细胞比例则明显增加[26]。Hajkova等[27]发现在细胞培养中加用雷帕霉素可以显著地提升体外培养体系中Foxp3的表达。而增加TGFβ、IL-2等细胞因子可以促进Treg细胞的分化、修复调节功能[28],使用骨髓间充质干细胞还可以诱导幼稚T淋巴细胞向Treg细胞分化[29]。动物移植模型已经证实供体抗原特异性Treg细胞在防止排斥反应方面优于体外培养的多克隆Treg细胞[30]。利用输注体外培养的供体抗原特异性Treg细胞,7例活体肝移植患者产生了免疫耐受[31]。但体外培养的Treg细胞寿命较短,在一项脐带血Treg细胞预防移植物抗宿主病的研究中,输注的Treg细胞的半衰期大约在20 d左右,且与输注的Treg细胞剂量无关[32],而且受他克莫司的抑制作用比较明显[33]。而利用基因工程技术,通过T淋巴细胞受体(T cell receptor, TCR)产生的供体抗原特异性Treg细胞(TCR-Treg)可以较好的维持抗原特异性[34]。在此基础上,将供体主要组织相容性复合物与Treg细胞结合,得到嵌合抗原受体Treg细胞,弥补了TCR-Treg细胞的缺陷[35]。但嵌合抗原受体Treg细胞的不足是输注后可能引起细胞因子“风暴”和神经系统毒性,另外标靶抗原的选择、特异性抗体的产生难度较大,容易出现细胞衰竭[36]。

3  临床操控性免疫耐受

多项研究[4,37]发现,在经过筛选的患者中,成功撤除免疫抑制剂且维持移植物功能正常的比例为15%~60%,随访达12~140个月。对于临床操控性免疫耐受,并无具体的描述与定义。诱导操控性免疫耐受的肝移植受者的初步要求包括移植术后持续较长一段时间内保持移植肝功能良好、撤药前患者未出现经证实的排斥反应、受者术前原发病非免疫相关性疾病。Banff工作组对操控性免疫耐受给出的一个较为保守的解释是:在撤药或完全停药的1、3、5、10年中没有不良的临床表现、没有肝损伤的生化学或组织病理学证据[38]。

 对于临床操控性免疫耐受执行过程中的评判标准及监测指标则差异较大。对于具体的时间要求,有的研究[4]认为停药4个月以上,未发生排斥反应,肝活组织检查提示未发生排斥反应即达到免疫耐受,也有研究[39]认为必须达到停药12个月以上。无论是药物减量过程中,还是撤药后,组织学评估都非常关键[40]。Feng等[41]的团队则认为撤药方案中的关键就是随访中的组织学检查,潜在耐受患者需在停用免疫抑制剂的0、1、3、5、8年接受5次肝活组织检查,避免持续性或进展性的炎症反应或纤维化。可作为停药的预测因素包括低龄、移植与开始停药的时间间隔较长、单用他克莫司、淋巴细胞反应性低、肝活组织检查门静脉区炎症反应少、移植术后人类白细胞抗原相关抗体低表达[4,6,13,42]。有研究[43]认为早期无排斥反应、人类白细胞抗原-A匹配、后期Treg细胞比例升高是操控性耐受的相关因素。表1简要总结了近年来儿童肝移植临床操控性免疫耐受的开展情况。

相比于上述临床因素,免疫学指标更为引人关注,主要集中于具有免疫抑制作用的细胞亚群。Kim等[47]认为Treg细胞可以作为免疫耐受的一个评估指标。在肝移植患者减少免疫抑制剂过程中,Treg/Th17比例也可以预测是否能出现肝移植术后免疫耐受[48]。Lau等[49]研究发现,出现操控性耐受的儿童肝移植患者中CD4+CD5+CD25+CD38-/loCD45RA细胞比例明显高于服用低剂量免疫抑制剂的稳定患者。Kong等[50]发现肝移植免疫耐受患者体内γδT淋巴细胞的一个亚型高于健康人群,同时它也是移植免疫耐受患者体内主要的亚型。儿童肝移植受者中,外周血与移植物中γδT淋巴细胞显著增高[51]。然而Puig-Pey等[52]发现病毒感染的免疫抑制患者中也可出现γδT淋巴细胞增多的现象,因此不能将γδT淋巴细胞的增多作为评判移植免疫耐受的依据。Goldschmidt等[53]通过CD4+T淋巴细胞、CD8+T淋巴细胞、CD19+B淋巴细胞、CD56/16+NK细胞、CD56+T淋巴细胞、单个核细胞、粒细胞以及50种不同的细胞因子、趋化因子、血管生成因子,还包括移植肝中的miRNA表达等综合评估患者免疫状态。随着技术的进步,研究者在基因水平开始寻找耐受相关性。Li等[54]对NK细胞转录信号进行基因检测后发现,其在耐受患者中的敏感度达100%,特异度达83%。钟克波等[55]利用基因芯片和RT-PCR技术,对血液样本进行了转录图谱分析,检出13种在免疫细胞中高表达的特异性免疫耐受基因。

4  目前存在的问题

总体而言,实现临床免疫耐受、完全撤除免疫抑制剂方案的基本内容应包括筛选合适受者、逐步撤药、密切监测。其需要解决的问题主要是如何制订入组的筛选标准?依靠哪些检测指标评判撤药过程及最终免疫耐受状态?病例数量与特性是否充分、具有代表性?利用科技的进步,从临床现象能否探索出诱导免疫耐受的机制?目前,对于上述问题尚缺乏可靠答案。

现阶段,诱导肝移植免疫耐受相关研究在啮齿类等小动物实验中的成果较为满意,但在灵长类大动物与临床应用中仍面临较大困难。尤其是临床工作中,缺乏实现操控性免疫耐受的具体方案与标准。此外,尚存在伦理学争议,主要体现在撤药后患者所面临的风险。

在常规监测中,肝功能检查最为常见,但在肝功能正常的情况下,亚临床炎症或进展性纤维化亦常出现,缺乏移植物的组织学证据,不足以证实已安全停用免疫抑制剂及操控性耐受的成功[56]。撤药过程中及停药后移植肝情况评估的金标准为肝活组织检查,但是由于其为有创操作,存在出血等风险,并不适合于日常监测,且活组织检查对移植受者整体免疫状况的评估价值有限[57]。

在成功停用免疫抑制剂后仍存在移植物丢失或纤维化的潜在风险[58]。在长期生存的规律使用免疫抑制剂而出现移植物炎症或纤维化的儿童肝移植受者中,免疫抑制不足常被认为是可能的病因[59-61]。在Yoshitomi等[44]的研究中,15%(87/581例)的儿童活体肝移植受者成功撤除免疫抑制剂、出现了免疫耐受,但在随访近10年后,与接受正常免疫抑制剂治疗的儿童相比,免疫耐受儿童受者的肝纤维化发生率较高,在重新给予免疫抑制剂治疗后,肝纤维化有所减轻。但在Feng等[41]报道的一项多中心研究中,在完全撤除免疫抑制剂随访5年后,儿童肝移植受者的肝纤维化程度降低,研究者认为肝脏自身独特的免疫调节机制会逆转肝纤维化。

另一方面,对于撤药可消除免疫抑制剂的毒副作用而言,Pons等[62]发现撤除免疫抑制剂后,可改善肝移植术后患者的肾功能,同时还可降低高血压、高脂血症及高尿酸血症等代谢性疾病的发生率。但Perito等[63]的研究则与之相左,他们的成果证实撤除钙调神经蛋白抑制剂类免疫抑制剂并不会影响代谢综合征的发生。而Zheng等[64]在恒河猴的动物免疫耐受实验中发现,皮肤移植物在嵌合体产生后可稳定生存24个月,但存在巨细胞病毒感染的风险。

5  小结

肝移植操控性免疫耐受并不是受体完全缺失免疫反应,关键在于移植肝抵抗或者说防御可导致移植物损伤的免疫反应的能力;儿童受者在免疫抑制剂撤除过程中很少出现移植物丢失,这也表明成功撤除免疫抑制剂不会影响移植肝功能[65]。但免疫耐受的实现是一个持续的过程,最大的挑战在于安全撤除免疫抑制剂后确定产生耐受的标志物,因此折中的方案可能是应用最低剂量的免疫抑制剂而保持移植物功能正常[47]。

随着手术技术的成熟,器官移植的关注点逐步转移到提高移植受者的生存质量与远期存活。实现免疫耐受是器官移植在挽救患者生命的同时所达到的最理想状态。尽管目前的研究与文献尚不足以协助临床医生准确使用免疫抑制剂及判断是否出现免疫耐受,随着科技的发展,更多、更有效的无创性检测手段的出现将为临床操控性免疫耐受提供助力,为今后的临床应用提供实验基础,为儿童肝移植提供诱导免疫耐受的新策略。

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