五、在移植免疫研究中的应用

　　转植健康的器官以取代有严重的不可逆性病变而丧失功能的器官，是治疗疾病的一项主要措施。早在第二次世界大战期间对烧伤病人就进行了异体植皮，然而，这种移植全部以失败而告终。原因何在？1943年Medawar为了查明异体移植失败的原因，在家兔身上进行了一系列实验研究，明确了异体移植失败是因为受者对供者的组织发生了免疫反应。1953年Gorer及Shell首次断定：小鼠的异体移植失败，关键在于H-2抗原不相容。不同近交品系小鼠有不同的H-2型，二个相同H-2型品系小鼠间移植，可不发生排斥反应。

　　（一）移植的类型

　　根据供者（Donor）与受者（Recipient）的遗传学关系可以把移植分为四种类型：

　　1．自体移植（Autograft）:为同一个体移植，如自体皮片移植。

　　2．同系移植（Isograft,Isogenic or Syngeneic Graft,Congeneic Graft）：为同系异体间移植，如基因完全的一卵孪生子之间的移植，近交系内不同动物个体（基因型很相似的）之间的移植。

　　3．同种异移植（Allograft,Allogenic Graft,从前曾称为Honmograft）:为同种异体间的移植，如同一种内的不同个体之间的移植，如鼠→鼠。

　　4．异种移植（Xenograft,Xenogeneic Graft,或Hetergraft），为不同个体间的移植，如不同种动物之间的移植，猩猩→人；猪→人等。

　　（二）动物对移植物的免疫排斥反应

　　受者的血管与供者的器官组织之间建立起血液循环之后，移植器官、组织的功能丧失，主要是由于免疫反应引起的损伤、坏死所致，其根据主要有以下几点：

　　1．给小鼠移植异系皮肤后，在头几天内受者的血管长入移植的皮片内，但从第3-4天起皮片内的血液灌流开始减少，皮片内的淋巴细胞及单核巨噬细胞浸润逐渐增多（浆细胞很少），并出现水肿、缺血、同时局部的引流淋巴结肿大，其内有大量淋巴母细胞的出现及核分裂。到了第9-10天以后，皮片发生坏死，脱落，这称为第一次排斥反应（First Set Rejection）。皮片脱落后，肉芽组织长入原来的移植部位，以后发生纤维化，形成疤痕；同时引流淋巴结也恢复原状。

　　2．如给该受者再次移植同一供者的皮肤，则在移植后的第3-4天提前出现排斥反应，而且强度比第一次强，血管很少或根本不长入移植的皮片内，皮片内很快地出现嗜中性白细胞、淋巴细胞及浆细胞浸润，并且血管内有血栓形成，这称为第二次排斥反应（Second Set Rejection,Secondary Boosting）。

　　3．如受者第二次接受另一供者的皮肤移植，则不出现第二次排斥反应，而是出现第一次排斥反应。

　　4．如给新生小鼠摘除胸腺，则等到该小鼠长大后接近异系皮肤移植时，不发生移植排斥反应；但是如果给去胸腺小鼠注射同基因型的正常小鼠淋巴细胞时，则仍能发生移植排斥反应，这表明淋巴细胞在移植排斥反应中起决定性的作用。

　　5．将已经发生过移植排斥反应小鼠的淋巴细胞注射到另一同基因型正常小鼠体内，然后再进行异系植皮时，则发生第二次排斥反应，皮片提早脱落，这提示：被异系皮肤致敏的淋巴细胞具有免疫回忆功能，即在第一次排斥反应中有一部分致敏淋巴细胞以回忆细胞的形式持续存在于小鼠体内。

　　6．在发生过移植排斥反应的小鼠血清中可查到针对供者组织相容性的抗原的特异性抗体，这种抗体能凝集供者的红细胞（在人，则对供者的淋巴细胞有细胞毒作用）。

　　上述实验结果无可辩驳地证明：移植排斥反应是一种特异性免疫反应。

图10-4　第一次排斥反应及第二次排斥反应

　　（三）移植抗原（组织相容性抗原）

　　移植的异体组织之所以被排斥，是因为受者的免疫系统对供者的组织发生了免疫反应的结果。引起这种免疫反应的抗原称为移植抗原（Transplantation Antigens）或组织相容性抗原（Histocompatibctity Antigens）。在小鼠，这一抗原系统称为H-2抗原系统，一个H-2抗原分分由二个具有H-2特异性的肽和二分子β2微球蛋白构成。小鼠H-2抗原的分布密度以脾脏为最高，其次为肝、淋巴结、胸腺；再次，以肺、肾上腺、肾脏之顺序递减，红细胞、脑、睾丸、骨骼肌很少。

　　组织相容性（Histocompatibility）表示一动物种系各个成员的抗原个体性（Antigenic Individuatity），它决定于有核细胞表面的组织相容性抗原（移植抗原）的个体性。各种动物的主要组织相容性抗原都是由专门的基因决定的。决定主要组织相容的基因区称为主要组织相容性基因复合体（Majon Histocompatibility Complex,简称MHC）。小鼠的MHC座落在第17对常染色体短臂外端1/3，包括四个亚区。据估计，H-2基因复合体所含基因多达500余个，每一个区约含50～60个基因。H-2基因复合体的功能一是决定存在于细胞表面的同种异体抗原合成，另一是调控免疫反应（包括免疫反应及免疫抑制），二者之间是有关联的。因为很多免疫学特性是细胞膜功能的反应。

　　近交系和杂系小鼠异体移植的成败一般决定于下述规律：（参看表10-8和图10-5）

表10-8　接受组织移植的规律

图10-5　不同近交系小鼠及其杂交一代之间的移植结果

　　⑴同一近交系的两个个体AA与AA（或BB与BB）之间进行器官移植时，移植物能够存活。

　　⑵不同近交系AA与BB之间进行移植时总是不成功。

　　⑶AA与BB的杂交第一代系F1（AB）与亲代之间进行移植时，如果AA→F1（AB）或BB→F1（AB），则因为供者有F1所含有的抗原成分，所以可以成功，但是，如果反过来，F1（AB）→AA或F1（AB）→BB，则不成功（图10-5）。

　　⑷F1（AB）之间进行交配所产生的F2，以及F3、F4……Fn，与F1（AB）之间进行器官移植时，可以成功。

　　⑸F1（AB）之间进行交配所产生的F2的基因型比例是AA：AB：BB=1：2：1。将F1（AB）与AA或BB进行回交时，其产生的下代基因型为AB：AA（或AA：BB）=1：1。将AA的皮肤移植给F2时，假定决定主要组织相容性抗原的基因位点只有一个，则F2中有3/4，回交子代中有1/2能接受AA的组织移植而不排斥。如果二个基因位点相同，则F2中有（3/4）2，回交子代中有（1/2）2能接受AA供者的组织而不排斥。如相同的基因位点为n个，则F₂接受AA移植物机率为（3/4）n，回交子代为（1/2）n。在小鼠，n=4～13(根据实验得出的)。这一事实意味着：在进行同种移植时，即使一定数目的组织相容性位点相同，而其它的位点不相同也有一定的成功机率。

　　当然，人类在遗传学上是复杂的，所以不能把上述法则推之于人类，不过，除了一卵孪生子以外，不能根据（5）得出移植必然失败的结论。如果部分组织相容性抗原相同的话，用免疫抑制药还有可能使异体移植获得成功。

　　（四）骨髓移植

　　骨髓组织中含有免疫活性的淋巴干细胞及淋巴细胞，所以，如果将异基因型的骨髓移植给免疫机能低下（包括原发和继发）的受者，则将对受者（宿主）的组织发生免疫排斥反应，结果引起GVH反应（Graft Versus Host Reaction,GVHR）；如果给受者移植不含有免疫活性细胞的组织，则受者供者组织将发生通常所见到的那种免疫排斥反应，即宿主抗移植物反应（Host Versus Graft Restion,HVGR）。

　　在动物实验中可以造成GVH反应，它可以表现为矮小病（Runt disease）或消耗病（Wasting Disease）。矮小病是给初生动物（免疫功能还不够成熟）注射同种异系成年动物（免疫功能发育成熟）的脾细胞（相当一部分是下淋巴细胞），淋巴结细胞或胸腺细胞后而出现的，这时输入的T细胞与受者的移植抗原发生反应，结果，引起动物的发育不良。消耗病又称同种病（Homologous Disease），它可以通过先给成年动物进行X线全身照射以造成免疫机能低下的状态，然后输入同种异体的淋巴细胞而造成，此时动物出现营养不良、贫血、消瘦、恶病质，最后死亡。

图10-6　大鼠的GVH反应产生矮小病的模式图