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臍血造血干細(xì)胞移植的相關(guān)免疫分析
作者：彭新國 陳佳榮 李占全
【關(guān)鍵詞】 細(xì)胞
【關(guān)鍵詞】 臍血干細(xì)胞；移植；免疫治療
臍血造血干細(xì)胞移植融化療與免疫治療于一體，作為血液惡性疾病的治療手段已獲公認(rèn)，其重要原因就是臍血造血干細(xì)胞移植比其他造血干細(xì)胞移植具有諸多優(yōu)點：來源豐富、取材簡單；對供、受者HLA相符的要求相對較低；不易受病毒及殘留腫瘤細(xì)胞的污染；CD3、CD4相對不成熟，GVHD發(fā)生率低；NK細(xì)胞、LAK細(xì)胞較多，GVL發(fā)生率低；增殖、自我增殖能力強；骨髓基質(zhì)細(xì)胞多，給造血干細(xì)胞提供生長的微環(huán)境等。造血干細(xì)胞移植的臨床快速發(fā)展豐富了移植免疫理論，移植免疫的進(jìn)展亦促進(jìn)了造血干細(xì)胞移植的臨床實踐。臍血造血干細(xì)胞移植亦存在諸多免疫方面的問題，如GVHD、GVL、免疫耐受等發(fā)生率雖較低但均有其免疫的機制。為更好地理解、認(rèn)識及進(jìn)一步解決這些問題，本文將從相關(guān)免疫學(xué)的角度對這些現(xiàn)象作一綜述。
1 T細(xì)胞抗原識別和激活的分子基礎(chǔ)
臍血造血干細(xì)胞移植時，由于受者在移植前接受了預(yù)處理的超大劑量放/化療，受者免疫受到抑制，因此，更多的情況是發(fā)生供者對受者的免疫反應(yīng)，供者的T細(xì)胞被激活。T細(xì)胞可通過特異性和非特異性抗原兩條途徑被激活。在移植免疫中起重要作用的是抗原特異性激活�？乖禺愋约せ钚枰猅細(xì)胞與“專業(yè)化”的抗原遞呈細(xì)胞（APC）反應(yīng)。APC在不同條件下由不同細(xì)胞組成，主要包括樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、激活的B細(xì)胞、單核細(xì)胞等。T細(xì)胞的激活可人為地分為三個階段：第一階段為粘附：APC與T細(xì)胞通過細(xì)胞表面粘附分子及其配體在外周血與淋巴細(xì)胞隨機接觸發(fā)生反應(yīng)。細(xì)胞表面粘附分子包括LFA3及其配體CD2、ICAM1、LFAⅠ等。第二階段為識別：在粘附的基礎(chǔ)上，若APC可呈遞足夠量的特異性抗原多肽給T細(xì)胞，則T細(xì)胞可通過T細(xì)胞受體對抗原進(jìn)行識別。T細(xì)胞受體抗原的識別受MHC限制性，內(nèi)源性抗原肽通過MHCⅠ類分子提呈給CD8+的TCR，外源性抗原肽通過MHCⅡ類分子提呈給CD4+的TCR。第三階段為T細(xì)胞的激活：TCR與抗原肽的結(jié)合使T細(xì)胞具備被其它信號激活進(jìn)而分化、增殖和分泌細(xì)胞因子的能力；但若缺乏其它信號的刺激，則不能被激活或發(fā)生增殖和分泌細(xì)胞因子。TCR與抗原的結(jié)合是T細(xì)胞激活的第一信號，第一信號具有抗原特異性和MHC限制性；第二信號則是非特異性的：CD28僅局限表達(dá)于T淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞，但直到80年代末期、90年代初期才確定了CD28在APC表面的配體B71（CD80）、B72（CD86）。越來越多的資料顯示，B71和B72途徑可能傳遞不同的共刺激信號。也有證據(jù)顯示B7家族中可能尚有其它組成成份。這些分子的發(fā)現(xiàn)無疑會對B7/CD28共刺激信號乃至免疫激活的理論發(fā)生沖擊。因此，T細(xì)胞通過粘附分子與APC接觸，進(jìn)而識別APC呈遞的抗原多肽。通過B7/CD28等多個黏附分子對傳遞第二信號，進(jìn)而T細(xì)胞被激活發(fā)生增殖、分泌不同的細(xì)胞因子。T細(xì)胞激活后表面表達(dá)另一分子――CTLA4，結(jié)構(gòu)與CD28類似，但與B7分子結(jié)合后發(fā)揮的作用與其相反，在共刺激信號中發(fā)揮重要的負(fù)調(diào)節(jié)作用，抑制T細(xì)胞過度增殖。因而通過調(diào)控粘附分子、第二信號系統(tǒng)，可以改變免疫反應(yīng)；若阻斷粘附分子或TCR與抗原的接觸，則T細(xì)胞發(fā)生抗原識別的最終結(jié)果是免疫抑制；這些細(xì)胞再次遇上特異性抗原，仍會發(fā)生免疫反應(yīng)；但若調(diào)控發(fā)生在B7/CD28階段，則結(jié)果完全不同，這些細(xì)胞由于已與特異性抗原肽發(fā)生接觸，此時阻斷第二信號B7/CD28，則細(xì)胞進(jìn)入一長久的特異性免疫無反應(yīng)狀態(tài)，即使再次遇上此抗原，仍無法發(fā)生免疫應(yīng)答反應(yīng)［１～３］。
2 免疫耐受
宏觀上講，有三條途徑可以達(dá)到免疫耐受。第一是克隆清除，第二是克隆失能，第三是免疫抑制。同其他大器官移植不同，異基因造血干細(xì)胞移植最終可不必使用免疫抑制劑而達(dá)到免疫耐受。雖然確切的免疫耐受機制尚未完全闡明，但臨床和實驗室資料支持上述三種機制并存。例如，慢性GVHD病人存在特異性對宿主起反應(yīng)的供者淋巴細(xì)胞，而無慢性GVHD的病人則無此類細(xì)胞。換言之，在無慢性GVHD的受者，針對宿主的淋巴細(xì)胞被克隆清除或克隆失能。同樣，在動物試驗中，有急性GVHD表現(xiàn)的動物體內(nèi)可發(fā)現(xiàn)特異性對宿主抗原反應(yīng)的T細(xì)胞克隆。而在無急性GVHD的動物則極難分離出上述T細(xì)胞克隆。當(dāng)然，也有第三種機制參與免疫耐受機制及免疫抑制的證據(jù)：臨床及動物試驗發(fā)現(xiàn)有抗原特異性和抗原非特異性免疫抑制細(xì)胞的存在，免疫抑制藥物對造血干細(xì)胞移植免疫耐受形成的重要性等均支持免疫抑制機制的參與。由于免疫耐受對造血干細(xì)胞移植的重要性，近年全世界科技工作者花費大量的財力、物力和人力對免疫耐受進(jìn)行了研究，試圖在免疫耐受機制和誘導(dǎo)免疫的方式上取得進(jìn)展。
2.1 免疫抑制劑的進(jìn)展
用于造血干細(xì)胞移植的免疫抑制藥物主要是環(huán)孢素A。環(huán)孢素A的應(yīng)用使移植的免疫合并癥明顯減輕，使移植療效大為改進(jìn)。近年來，大環(huán)內(nèi)酯類抗生素FK506、MMF等新型免疫抑制劑的應(yīng)用，有望進(jìn)一步提高移植的安全性。尤其是FK506能使HLA不合的造血干細(xì)胞移植形成免疫耐受。上述藥物可分別通過抑制某些細(xì)胞因子（尤其是IL2）的產(chǎn)生，阻斷細(xì)胞因子與受體的結(jié)合，干擾細(xì)胞因子受體的表達(dá)等機制而發(fā)揮免疫抑制作用［４，５］。
2.2 特異性免疫耐受的誘導(dǎo)
迄今為止，僅在動物模型上獲得成功。臍血移植屬異基因造血干細(xì)胞移植，以下兩方面的進(jìn)展值得一提：①通過阻斷共刺激信號即第二信號，誘導(dǎo)免疫耐受。如前所述，T細(xì)胞的激活需第一、二信號；CD28/B7在第二信號中發(fā)揮重要作用。應(yīng)用阻斷CD28/B7的制劑，可干擾T細(xì)胞的特異性激活，細(xì)胞進(jìn)入免疫無能狀態(tài)；CTLA4Ig或B7抗體可用來達(dá)到此目的。動物實驗表明，必須完全阻斷B7家族的信號傳導(dǎo)，方能誘導(dǎo)MHC不合的免疫耐受；體內(nèi)應(yīng)用CTLA4Ig雖能明顯降低MHC不合移植致死性GVHD發(fā)生率，但并不能完全消除致死性GVHD。體內(nèi)體外聯(lián)合阻斷B7/CD28信號傳導(dǎo)可能會獲得更好的結(jié)果。②基因工程。供者T淋巴細(xì)胞是GVHD的關(guān)鍵細(xì)胞，體外去掉之無疑會減輕GVHD，但同時會使異體植入發(fā)生困難，尤其是HLA不合的異基因造血干細(xì)胞移植。由于認(rèn)識到植活主要是T細(xì)胞的早期功能事件，而GVHD往往是植活以后發(fā)生。因此近年有學(xué)者試圖用基因工程的方法誘導(dǎo)免疫耐受；體外將標(biāo)記基因重組到供者T淋巴細(xì)胞上，后者與DHPG接觸后即出現(xiàn)凋亡。結(jié)果既能保證植活的需要，而且一旦發(fā)生GVHD則可應(yīng)用DHPG輸注誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡，阻止GVHD的發(fā)生。③嵌合體形成免疫耐受。動物實驗證實，用CD4單抗對受者進(jìn)行的非清除性造血干細(xì)胞移植可形成供受者嵌合，若供受者形成嵌合體狀態(tài)，則不易發(fā)生GVHD，其機制雖未獲闡明，很可能是T細(xì)胞克隆被清除或有veto細(xì)胞的存在。最大的問題是如何設(shè)計一有效的非清除性方案使之能形成嵌合狀態(tài)。臨床應(yīng)用非清除性造血干細(xì)胞移植在HLA相合的異基因移植獲一定成功，但未能完全避免GVHD，提示人與動物實驗仍有一定差異。此一方法能否跨越HLA不合的免疫屏障，尚有待進(jìn)一步臨床證實［６～１２］。
3 急性GVHD
急性GVHD是異基因造血干細(xì)胞移植的主要合并癥，其發(fā)生的基礎(chǔ)在于供受者M(jìn)HC及次要組織相容性的差異。有關(guān)其發(fā)生的細(xì)胞和分子機制近年已越來越清楚。由于受者機體處于免疫抑制狀態(tài)，供者T細(xì)胞（主要是成熟T細(xì)胞）被激活。激活的過程同上。由于預(yù)處理并不能安全清除受者APC，故受者APC直接將MHC或次要組織相容性抗原處理為多肽后呈遞給供者T細(xì)胞。供者T細(xì)胞被激活分泌大量細(xì)胞因子，如IL2及其受體。這些因子一方面可刺激T細(xì)胞的增殖和細(xì)胞因子再分泌，另一方面尚可促進(jìn)APC的活性及其他分子的分泌，如粘附分子、MHC的高表達(dá)等。
T細(xì)胞激活后如何導(dǎo)致組織的損害尚有諸多不甚清楚之處。早年認(rèn)為細(xì)胞毒性T細(xì)胞直接導(dǎo)致組織損害和壞死。然而，此一假設(shè)近年漸被擱置。越來越多的試驗證據(jù)表明，大顆粒細(xì)胞――NK細(xì)胞無疑對GVHD的組織損害發(fā)揮一定作用；細(xì)胞因子如TNF、IL1等對GVHD組織損害的作用也越來越獲肯定［１３，１４］.
4 慢性ＧＶＨＤ
慢性GVHD由于有類似于膠原血管炎性疾病的臨床表現(xiàn)，一般認(rèn)為與急性GVHD不同，更可能是一種自身免疫性疾病。早期常以100 d作為鑒別急、慢性GVHD的標(biāo)準(zhǔn)。但近年的資料表明，慢性GVHD應(yīng)更好地從臨床、病理和發(fā)病機制方面加以認(rèn)識。雖然從臨床的角度非常難確定GVHD與自身免疫的關(guān)系，動物試驗已證實慢性GVHD呈自身免疫性疾病的病理生理過程。在動物模型中，源于慢性GVHD的T細(xì)胞特異性對MHCⅡ類分子的公共抗原簇發(fā)生反應(yīng)，既使在無IL2的條件下仍可分泌因子IL4和IFNγ，并且刺激纖維母細(xì)胞產(chǎn)生膠原蛋白。GVHD的發(fā)生可能與受體胸腺功能受到破壞，使之不能對針對自身抗原的T細(xì)胞實行克隆清除，后者由供者造血干細(xì)胞分化而成［15］。
5 同基因GVHD
病理改變類似慢性GVHD。動物模型研究表明，其發(fā)生機制是由于自身免疫性T細(xì)胞針對MHCⅡ類抗原分子。自身免疫性T細(xì)胞發(fā)生的機制是由于胸腺嚴(yán)重受損，髓質(zhì)（Medulla）內(nèi)缺乏表達(dá)MHCⅡ類抗原的細(xì)胞，因而在胸腺內(nèi)發(fā)育成熟并移至外周血的T淋巴細(xì)胞可以導(dǎo)致組織損害，而其他可以滅活自身免疫的免疫監(jiān)視細(xì)胞又由于預(yù)處理（如放射線）而遭滅活。將正常淋巴細(xì)胞回輸給照射后的動物宿主，可以恢復(fù)宿主的調(diào)節(jié)功能，從而預(yù)防此免疫過程。環(huán)孢素A由于可以阻止此免疫監(jiān)視機制的重建，因而在誘發(fā)同基因（或自體）GVHD中起重要作用［１６］。
6 GVL效應(yīng)
諸多事實證明移植物抗白血病效應(yīng)（GVL）的存在：①免疫抑制劑的驟停可使復(fù)發(fā)（主要是分子生物學(xué)和細(xì)胞遺傳學(xué)復(fù)發(fā)）病人再次進(jìn)入緩解狀態(tài)；②異基因造血干細(xì)胞移植復(fù)發(fā)率低于同基因造血干細(xì)胞移植；③發(fā)生急、慢性GVHD的病人復(fù)發(fā)率低于不發(fā)生GVHD的病人；④接受非去T細(xì)胞造血干細(xì)胞移植且無急、慢性GVHD發(fā)生的病人，移植后復(fù)發(fā)率仍低于同基因移植。這些資料不僅支持GVL效應(yīng)，并且表明即使無GVHD發(fā)生，仍發(fā)生GVL效應(yīng)。在不同疾病種類作用強度不同。如在AML和CML作用明顯，但對ALL則作用較弱。而在多發(fā)性骨髓瘤中，GVL效應(yīng)最弱［１７］。
7 排斥
雖然對HLA相合的臍血干細(xì)胞移植而言排斥并不構(gòu)成臨床的主要問題，但對于HLA不合的臍血干細(xì)胞移植，由于跨越的免疫屏障較大，且常采用去除供者T細(xì)胞的方式進(jìn)行移植，排斥就轉(zhuǎn)化為主要矛盾。排斥的機制一般認(rèn)為是由于殘留的受者T細(xì)胞識別供者抗原并發(fā)生免疫反應(yīng)所致。供者T細(xì)胞由于可以抑制受者殘存的T細(xì)胞而有促進(jìn)植活之功能。近年對供者移植物中促進(jìn)植活的不同細(xì)胞成份研究取得一定進(jìn)展。動物模型表明，表達(dá)TCRαβ受體的細(xì)胞是促進(jìn)植活的主體細(xì)胞。而表達(dá)TCRγδ的細(xì)胞具有促進(jìn)細(xì)胞植活卻不引起GVHD的功能，可用于HLA不合的移植。CD8+T細(xì)胞同樣對促進(jìn)植活起重要作用。進(jìn)一步研究顯示，其亞群Tc2是促進(jìn)植活的主體細(xì)胞，且不引起嚴(yán)重GVHD［22~24］。
總之，異基因臍血造血干細(xì)胞移植是當(dāng)今免疫治療的熱點，免疫耐受和免疫反應(yīng)是其核心。隨著對移植免疫反應(yīng)的細(xì)胞分子機制的進(jìn)一步深入研究，我們完全有可能在不遠(yuǎn)的將來建立全新的免疫耐受模式，在受惠于臍血干細(xì)胞移植帶來的免疫治療的益處的同時免受其合并癥之苦，并最終跨越HLA不合的免疫屏障，將血液惡性腫瘤的治療推向一個新的時代。
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