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背景:
器官移植是治疗多种器官终末期疾病的最有效的手段。随着新型高效免疫抑制剂在临床上的广泛应用,受体对移植器官的急性排斥反应已经能被控制,但是目前对慢性排斥反应却缺乏有效的治疗手段,同时长期使用免疫抑制剂会来带来一系列的毒副反应如恶性肿瘤的发生以及难以控制的感染。上诉两者已成为目前移植物功能丧失和影响病人长期生存率的最主要因素。免疫耐受是受体免疫系统对供者移植器官的特异性无应答,同时保持对其它异己抗原的正常免疫反应。诱导受体对移植器官的特异性免疫耐受的形成是解决当前器官移植所面临的所有问题的最终方法。
1945年遗传学家Ray Owen报道了异卵双生的小牛彼此具有本身细胞及对方细胞,这种状态被称为“混合性嵌合”(mixed chimerism)。这种异卵双生的小牛间进行皮肤移植并不发生排斥反应,而来自第三者的皮肤则很快被排斥。上个世纪五六十年代,人们已经发现接受器官移植患者的外周血出现供者来源的白细胞。1992年Starzl等证实器官移植成功长期存活病人的组织及外周血中长期存在供体来源的白细胞,这种状态称为“微嵌合”(micro chimerism)。受体的嵌合状态被认为是免疫耐受形成与维持的最强有力的机制。
共刺激信号系统主要包括CD28-B7与CD40-CD154这两对共刺激信号分子。CD28-B7的结合降低了活化T细胞所需的内吞T细胞受体的数量,促进IL-2mRNA转录的稳定性以增加IL-2的表达与分泌。CD40-CD154的作用包括抑制T细胞凋亡等。如果T细胞与抗原呈递细胞所呈递的抗原接触的同时共刺激信号系统被阻断将导致T细胞对该种抗原的免疫耐受。
动物实验中单一的骨髓输注建立宏嵌合需要使用需要用大剂量的淋巴照射或化疗药物进行预处理,所带来的巨大的毒副作用限制的其在临床上的应用。而单一的共刺激信号系统的阻断虽然可以延长移植物的存活时间但无法诱导永久免疫耐受的产生。免疫耐受的产生本身就是多种机制协同作用的结果,因此上述两种方法的联合应用比单一方法更能有效的诱导免疫耐受的产生。
受体体内的供体反应性T细胞删除是产生免疫耐受的最主要机制,其中受体的嵌合状态与中枢性删除有关,共刺激信号系统的阻断则与外周性删除有关。骨髓输注联合共刺激信号阻断诱导小鼠免疫耐受的动物模型中,外周性的删除在骨髓移植和共刺激信号阻断的早期即可发生,一周后中枢性将与外周性删除共同发挥作用,之后供体反应性T细胞的删除可能更主要与中枢性删除有关。排斥反应的发生与受体的嵌合状态密切相关,在嵌合诱导免疫耐受的动物模型中移植器官丧失功能时往往将检测不到嵌合状态的存在,说明由嵌合状态导致的中枢性删除在免疫耐受的长期维持中占更为重要的地位。
本课题通过供体特异性骨髓输注,联合阻断CD28-B7、CD40-CD154供体信号通路,诱导Brown-Noway(BN)大鼠(供体)到Lewis(LEW)大鼠免疫耐受的产生,并就凋亡对于免疫耐受的意义作一定的探讨。
方法:
1、实验动物:BN大鼠和LEW大鼠,分别作为供体和受体。
2、实验分组:LEW大鼠随机分为4组:A组(6只)为对照组,仅进行皮肤移植;B、C、D组为实验组,均经尾静脉输注2×108BN来源骨髓细胞,其中B组(6只)于骨髓移植当天(d0)及d2、d4、d6、d8经腹腔注射抗CD25(IL-2受体)单克隆抗体与CTLA4Ig腹腔注射;C组(5只)于d0、d2、d4、d6、d8经腹腔注射抗CD25D单克隆抗体与抗CD154单克隆抗体;D组(6只)于d0、d2、d4、d6、d8经腹腔注射抗CD25单克隆抗体、CTLA4Ig与抗CD154单克隆抗体。
3.受体移植物抗宿主病(GVHD)观察。
4.受体嵌合状态检测:于d7、d21流式细胞分析仪上检测受体外周血BN来源有核细胞占所有有核细胞的比例.
5.受体T细胞凋亡率检测:于d7、d21流式细胞分析仪上检测受体外周血发生凋亡的T细胞占总T细胞的比率。
6.皮肤移植及存活时间观察:于d8进行BN到LEW皮肤移植,并观察移植皮肤存活时间。
结果:
1.移植物抗物宿主病观察:各组大鼠均未观察到移植物抗宿主病的发生。
2.嵌合率检测:d7各组大鼠嵌合率分别为0,1.18%,2.27%,2.86%,B、C、D组与A组相比有显著性差异(P<0.01),B组与D组有显著性差异(P<0.01):d21各组大鼠嵌合率分别为0,2.15%,2.04%,7.02%,B、C、D组与A组相比有显著性差异(P<0.01),B组、C组分别与D组有显著性差异(P<0.01);
3.T细胞凋亡率检测:d7各组大鼠T细胞凋亡率分别为1.13%,4.86%,7.53%,5.42%,B、C、D组与A组相比有显著性差异(P<0.05),B组、C组与D组间无显著性差异;d21各组大鼠T细胞凋亡率分别为0.94%,16.58%,11.75%,15.93%,B、C、D组与A组相比有显著性差异(P<0.01),B组、C组与D组间无显著性差异。其中B组和D组在骨髓输注后第21天的T细胞凋亡率检要显著高于它们在骨髓输注后第7天时的凋亡率(P<0.05)。
4.移植皮肽存活时间:各组大鼠移植皮肤存活时间分别为8.33天、12.50天、11.80天、16.67天,B、C、D组与A组相比有显著性差异(P<0.01),B组、C组与D组相比有显著性差异(P<0.05)。
结论:
1.骨髓输注联合共刺激信号阻断能够有效的诱导免疫耐受的产生,其中联合阻断CD28-CD80、CD154-CD40两条共刺激信号通路比阻断单条信号通路能够更有效的诱导免疫耐受的产生,延长移植物存活时间.
2.嵌合现象、T细胞凋亡现象与免疫耐受相关,联合阻断CD28-CD80、CD154-CD40两条共刺激信号通路比阻断单条信号通路能够更有效的诱导嵌合现象产生,未观察到更多的T细胞发生凋亡.
3.通过阻断共刺激信号系统诱导嵌合现象未观察到移植物抗宿主病,是一种安全有效的诱导免疫的方法。