《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)》 五、在移植免疫研究中的應(yīng)用

轉(zhuǎn)植健康的器官以取代有嚴(yán)重的不可逆性病變而喪失功能的器官，是治療疾病的一項(xiàng)主要措施。早在第二次世界大戰(zhàn)期間對(duì)燒傷病人就進(jìn)行了異體植皮，然而，這種移植全部以失敗而告終。原因何在？1943年Medawar為了查明異體移植失敗的原因，在家兔身上進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究，明確了異體移植失敗是因?yàn)槭苷邔?duì)供者的組織發(fā)生了免疫反應(yīng)。1953年Gorer及Shell首次斷定：小鼠的異體移植失敗，關(guān)鍵在于H-2抗原不相容。不同近交品系小鼠有不同的H-2型，二個(gè)相同H-2型品系小鼠間移植，可不發(fā)生排斥反應(yīng)。

（一）移植的類(lèi)型

根據(jù)供者（Donor）與受者（Recipient）的遺傳學(xué)關(guān)系可以把移植分為四種類(lèi)型：

1．自體移植（Autograft）:為同一個(gè)體移植，如自體皮片移植。

2．同系移植（Isograft,Isogenic　or　Syngeneic　Graft,Congeneic　Graft）：為同系異體間移植，如基因完全的一卵孿生子之間的移植，近交系內(nèi)不同動(dòng)物個(gè)體（基因型很相似的）之間的移植。

3．同種異移植（Allograft,Allogenic　Graft,從前曾稱(chēng)為Honmograft）:為同種異體間的移植，如同一種內(nèi)的不同個(gè)體之間的移植，如鼠→鼠。

4．異種移植（Xenograft,Xenogeneic　Graft,或Hetergraft），為不同個(gè)體間的移植，如不同種動(dòng)物之間的移植，猩猩→人；豬→人等。

（二）動(dòng)物對(duì)移植物的免疫排斥反應(yīng)

受者的血管與供者的器官組織之間建立起血液循環(huán)之后，移植器官、組織的功能喪失，主要是由于免疫反應(yīng)引起的損傷、壞死所致，其根據(jù)主要有以下幾點(diǎn)：

1．給小鼠移植異系皮膚后，在頭幾天內(nèi)受者的血管長(zhǎng)入移植的皮片內(nèi)，但從第3-4天起皮片內(nèi)的血液灌流開(kāi)始減少，皮片內(nèi)的淋巴細(xì)胞及單核巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)逐漸增多（漿細(xì)胞很少），并出現(xiàn)水腫、缺血、同時(shí)局部的引流淋巴結(jié)腫大，其內(nèi)有大量淋巴母細(xì)胞的出現(xiàn)及核分裂。到了第9-10天以后，皮片發(fā)生壞死，脫落，這稱(chēng)為第一次排斥反應(yīng)（First　Set　Rejection）。皮片脫落后，肉芽組織長(zhǎng)入原來(lái)的移植部位，以后發(fā)生纖維化，形成疤痕；同時(shí)引流淋巴結(jié)也恢復(fù)原狀。

2．如給該受者再次移植同一供者的皮膚，則在移植后的第3-4天提前出現(xiàn)排斥反應(yīng)，而且強(qiáng)度比第一次強(qiáng)，血管很少或根本不長(zhǎng)入移植的皮片內(nèi)，皮片內(nèi)很快地出現(xiàn)嗜中性白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及漿細(xì)胞浸潤(rùn)，并且血管內(nèi)有血栓形成，這稱(chēng)為第二次排斥反應(yīng)（Second　Set　Rejection,Secondary　Boosting）。

3．如受者第二次接受另一供者的皮膚移植，則不出現(xiàn)第二次排斥反應(yīng)，而是出現(xiàn)第一次排斥反應(yīng)。

4．如給新生小鼠摘除胸腺，則等到該小鼠長(zhǎng)大后接近異系皮膚移植時(shí)，不發(fā)生移植排斥反應(yīng)；但是如果給去胸腺小鼠注射同基因型的正常小鼠淋巴細(xì)胞時(shí)，則仍能發(fā)生移植排斥反應(yīng)，這表明淋巴細(xì)胞在移植排斥反應(yīng)中起決定性的作用。

5．將已經(jīng)發(fā)生過(guò)移植排斥反應(yīng)小鼠的淋巴細(xì)胞注射到另一同基因型正常小鼠體內(nèi)，然后再進(jìn)行異系植皮時(shí)，則發(fā)生第二次排斥反應(yīng)，皮片提早脫落，這提示：被異系皮膚致敏的淋巴細(xì)胞具有免疫回憶功能，即在第一次排斥反應(yīng)中有一部分致敏淋巴細(xì)胞以回憶細(xì)胞的形式持續(xù)存在于小鼠體內(nèi)。

6．在發(fā)生過(guò)移植排斥反應(yīng)的小鼠血清中可查到針對(duì)供者組織相容性的抗原的特異性抗體，這種抗體能凝集供者的紅細(xì)胞（在人，則對(duì)供者的淋巴細(xì)胞有細(xì)胞毒作用）。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)可辯駁地證明：移植排斥反應(yīng)是一種特異性免疫反應(yīng)。

圖10-4　第一次排斥反應(yīng)及第二次排斥反應(yīng)

（三）移植抗原（組織相容性抗原）

移植的異體組織之所以被排斥，是因?yàn)槭苷叩拿庖呦到y(tǒng)對(duì)供者的組織發(fā)生了免疫反應(yīng)的結(jié)果。引起這種免疫反應(yīng)的抗原稱(chēng)為移植抗原（Transplantation　Antigens）或組織相容性抗原（Histocompatibctity　Antigens）。在小鼠，這一抗原系統(tǒng)稱(chēng)為H-2抗原系統(tǒng)，一個(gè)H-2抗原分分由二個(gè)具有H-2特異性的肽和二分子β2微球蛋白構(gòu)成。小鼠H-2抗原的分布密度以脾臟為最高，其次為肝、淋巴結(jié)、胸腺；再次，以肺、腎上腺、腎臟之順序遞減，紅細(xì)胞、腦、睪丸、骨骼肌很少。

組織相容性（Histocompatibility）表示一動(dòng)物種系各個(gè)成員的抗原個(gè)體性（Antigenic　Individuatity），它決定于有核細(xì)胞表面的組織相容性抗原（移植抗原）的個(gè)體性。各種動(dòng)物的主要組織相容性抗原都是由專(zhuān)門(mén)的基因決定的。決定主要組織相容的基因區(qū)稱(chēng)為主要組織相容性基因復(fù)合體（Majon　Histocompatibility　Complex,簡(jiǎn)稱(chēng)MHC）。小鼠的MHC座落在第17對(duì)常染色體短臂外端1/3，包括四個(gè)亞區(qū)。據(jù)估計(jì)，H-2基因復(fù)合體所含基因多達(dá)500余個(gè)，每一個(gè)區(qū)約含50～60個(gè)基因。H-2基因復(fù)合體的功能一是決定存在于細(xì)胞表面的同種異體抗原合成，另一是調(diào)控免疫反應(yīng)（包括免疫反應(yīng)及免疫抑制），二者之間是有關(guān)聯(lián)的。因?yàn)楹芏嗝庖邔W(xué)特性是細(xì)胞膜功能的反應(yīng)。

近交系和雜系小鼠異體移植的成敗一般決定于下述規(guī)律：（參看表10-8和圖10-5）

表10-8　接受組織移植的規(guī)律

供　體受　體接受或排斥近交系（同性別）同一近交系接受近交系其它近交系排斥近交系本近交系與另一近交系交配生產(chǎn)的雜交一代（F1）接受近交系？？？同一近交系？接受近交系？？同一近交系？排斥雜交一代雜交一代的親本近交系排斥雜交二代雜交一代接受雜交一代雜交二代排斥（少數(shù)接受）

圖10-5　不同近交系小鼠及其雜交一代之間的移植結(jié)果

⑴同一近交系的兩個(gè)個(gè)體AA與AA（或BB與BB）之間進(jìn)行器官移植時(shí)，移植物能夠存活。

⑵不同近交系A(chǔ)A與BB之間進(jìn)行移植時(shí)總是不成功。

⑶AA與BB的雜交第一代系F1（AB）與親代之間進(jìn)行移植時(shí)，如果AA→F1（AB）或BB→F1（AB），則因?yàn)楣┱哂蠪1所含有的抗原成分，所以可以成功，但是，如果反過(guò)來(lái)，F(xiàn)1（AB）→AA或F1（AB）→BB，則不成功（圖10-5）。

⑷F1（AB）之間進(jìn)行交配所產(chǎn)生的F2，以及F3、F4……Fn，與F1（AB）之間進(jìn)行器官移植時(shí)，可以成功。

⑸F1（AB）之間進(jìn)行交配所產(chǎn)生的F2的基因型比例是AA：AB：BB=1：2：1。將F1（AB）與AA或BB進(jìn)行回交時(shí)，其產(chǎn)生的下代基因型為AB：AA（或AA：BB）=1：1。將AA的皮膚移植給F2時(shí)，假定決定主要組織相容性抗原的基因位點(diǎn)只有一個(gè)，則F2中有3/4，回交子代中有1/2能接受AA的組織移植而不排斥。如果二個(gè)基因位點(diǎn)相同，則F2中有（3/4）2，回交子代中有（1/2）2能接受AA供者的組織而不排斥。如相同的基因位點(diǎn)為n個(gè)，則F2接受AA移植物機(jī)率為（3/4）n，回交子代為（1/2）n。在小鼠，n=4～13(根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的)。這一事實(shí)意味著：在進(jìn)行同種移植時(shí)，即使一定數(shù)目的組織相容性位點(diǎn)相同，而其它的位點(diǎn)不相同也有一定的成功機(jī)率。

當(dāng)然，人類(lèi)在遺傳學(xué)上是復(fù)雜的，所以不能把上述法則推之于人類(lèi)，不過(guò)，除了一卵孿生子以外，不能根據(jù)（5）得出移植必然失敗的結(jié)論。如果部分組織相容性抗原相同的話(huà)，用免疫抑制藥還有可能使異體移植獲得成功。

（四）骨髓移植

骨髓組織中含有免疫活性的淋巴干細(xì)胞及淋巴細(xì)胞，所以，如果將異基因型的骨髓移植給免疫機(jī)能低下（包括原發(fā)和繼發(fā)）的受者，則將對(duì)受者（宿主）的組織發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，結(jié)果引起GVH反應(yīng)（Graft　Versus　Host　Reaction,GVHR）；如果給受者移植不含有免疫活性細(xì)胞的組織，則受者供者組織將發(fā)生通常所見(jiàn)到的那種免疫排斥反應(yīng)，即宿主抗移植物反應(yīng)（Host　Versus　Graft　Restion,HVGR）。

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中可以造成GVH反應(yīng)，它可以表現(xiàn)為矮小?。≧unt　disease）或消耗病（Wasting　Disease）。矮小病是給初生動(dòng)物（免疫功能還不夠成熟）注射同種異系成年動(dòng)物（免疫功能發(fā)育成熟）的脾細(xì)胞（相當(dāng)一部分是下淋巴細(xì)胞），淋巴結(jié)細(xì)胞或胸腺細(xì)胞后而出現(xiàn)的，這時(shí)輸入的T細(xì)胞與受者的移植抗原發(fā)生反應(yīng)，結(jié)果，引起動(dòng)物的發(fā)育不良。消耗病又稱(chēng)同種?。℉omologous　Disease），它可以通過(guò)先給成年動(dòng)物進(jìn)行X線(xiàn)全身照射以造成免疫機(jī)能低下的狀態(tài)，然后輸入同種異體的淋巴細(xì)胞而造成，此時(shí)動(dòng)物出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良、貧血、消瘦、惡病質(zhì)，最后死亡。

圖10-6　大鼠的GVH反應(yīng)產(chǎn)生矮小病的模式圖