Трансплантация и отторжение
Исследования в области иммунобиологии трансплантации расширяют наши представления о механизмах иммунных реакций и создают основу для развития клинической трансплантологии. Так, именно изучение отторжения кожных трансплантатов у мышей привело к открытию молекул главного комплекса гистосовместимости, выполняющих важную функцию в процессе презентации антигенов Т-клеткам. Многие сведения о физиологии и функциях Т-лимфоцитов, о толерантности к собственным антигенам, аутоиммунитете и о роли тимуса в развитии Т-клеток также получены в результате изучения трансплантационного иммунитета, поскольку Т-клетки играют ведущую роль в отторжении трансплантатов. И наконец, последний из называемых, но не менее значимый аспект этой области исследований - применение трансплантации в медицине. Необходимость предотвратить отторжение трансплантата заставляет искать новые иммуномодуляторы и разрабатывать способы индукции толерантности к трансплантируемым тканям. Эти исследования имеют и более широкое значение, поскольку открывают возможности для лечения разнообразных расстройств, связанных с иммунными реакциями, например гиперчувствительности и ауто-иммунитета.
В клинической практике трансплантацию органа предпринимают с целью возмещения недостаточности функции того же органа у больного. За исключением тех случаев, когда донор и реципиент идентичны генетически, антигены трансплантата всегда вызывают иммунологическую реакцию отторжения. Трансплантация может активировать разнообразные механизмы гуморального и клеточного иммунитета, как специфического, так и неспецифического. Активация происходит вследствие распознавания Т-клетками реципиента чужеродных пептидных антигенов, ассоциированных с чужеродными молекулами МНС на поверхности трансплантированных клеток. Обычно антигенные пептиды представляют собой фрагменты молекул, входящих в состав клеток донора, однако это могут быть и фрагменты молекул внутриклеточных вирусов или других микробных молекул. Поэтому трансплантат способен активировать все регуля-торные механизмы, связанные с иммунными реакциями, и соответственно иммунобиология трансплантации охватывает практически все аспекты функционирования иммунной системы.
ТРАНСПЛАНТАЦИОННЫЙ БАРЬЕР
Это понятие связано с генетическими различиями между донором и реципиентом. В трансплантологии различают аутотрансплантаты, изо-трансплантаты, аллотрансплантаты и ксенотрансплантаты. Аутотрансплантат - это собственная ткань донора, перенесенная из одного участка организма в другой; не будучи чужеродным, он не отторгается. То же относится к изотрансплантату - органу или ткани, пересаженному изогенному реципиенту; в этом случае ткани донора не несут антигенов, чужеродных для реципиента, и неспособны активировать реакцию отторжения. В медицинской практике чаще всего применяется аллотранс-плантат - орган или ткань, пересаживаемая генетически отличному от донора реципиенту, однако относящемуся к одному с ним биологическому виду. В этом случае реципиент и донор имеют аллельные варианты некоторых генов. Клетки аллотрансплантата экспрессируют аллоантиге-ны, которые иммунная система реципиента распознает как чужеродные.
В случае ксенотрансплантации - пересадки между особями разных видов - трансплантационный барьер, как правило, непреодолим: ксе-нотрансплантат быстро отторгается либо под влиянием имеющихся у реципиента естественных антител IgM, либо в результате быстро развивающейся клеточной реакции. Если подвергнуть ксенотрансплантат предварительной обработке, снижающей его иммуногенность, исход пересадки может быть благоприятным; таким образом человеку можно трансплантировать кожу, кровеносные сосуды или сердечные клапаны свиньи. Однако, несмотря на это, попытки трансплантировать человеку цельные органы животных оказались полностью безуспешными, хотя в опытах на животных разных видов при ксенотрансплантации был достигнут определенный успех. Если бы удалось преодолеть иммунологический барьер для ксенотрансплантата, была бы решена существующая во всем мире проблема недостатка органов человека для трансплантации. Конечно, остаются и другие трудности, уже не относящиеся к области иммунологии, а связанные, например, с величиной органов донора, риском передачи заболеваний от животных, а также с этическими проблемами.
АНТИГЕНЫ ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ
Антигены гистосовместимости служат мишенями при реакции отторжения
Главные антигены, ответственные за отторжение генетически чужеродных тканей - это антигены гистосовместимости; кодирующие их гены носят название генов гистосовместимости. Всего существует более 30 локусов гистосовместимости, и они различны по степени вызываемого их продуктами отторжения. Аллоантигены, кодируемые генами МНС, вызывают особенно сильную реакцию отторжения; это те самые молекулы, которые презенти-руют антигены Т-клеткам. Комплекс генов МНС присутствует у позвоночных всех видов. У мыши он назван Н-2, у человека - системой лейкоцитарных антигенов. Продукты ал-лелльных вариантов других генов гистосовместимости сами по себе вызывают менее сильную реакцию отторжения, в связи с чем их относят к «минорным», или слабым, антигенам гистосовместимости; эти антигены являются нормальными клеточными компонентами. Однако в сочетании несколько слабых антигенов могут вызвать сильную реакцию отторжения.
Гаплотипы МНС наследуются от обоих родителей и экспрессированы кодоминантно
Гены МНС наследуются в соответствии с законами Менделя и экспрессируются кодоминантно. Иными словами, каждый индивид наследует два «половинных набора» генов, по одному от каждого родителя; оба гаплотипа экспрессированы в равной степени, так что любая клетка имеет на поверхности молекулы МНС, унаследованные как от отца, так и от матери.
Экспрессию молекул МНС трансплантированными тканями индуцируют цитокины
Антигены МНС распределены неодинаково среди клеток разных типов. В обычных условиях молекулы МНС класса I экспрессирует большинство ядерных клеток, тогда как экспрессия молекул класса II ограничена антигенпрезентирующими клетками, такими как дендритные клетки и активированные макрофаги, и В-лимфоцитами. У некоторых видов эти молекулы обнаруживаются также на активированных Т-клетках и эндотелии сосудов. Экспрессию антигенов МНС регулируют цитокины - интерферон-г и фактор некроза опухолей. Оба эти агента служат мощными индукторами экспрессии МНС клетками многих типов, которые до этой активации экс-прессируют молекулы МНС лишь в слабой степени. Как будет видно из дальнейшего изложения, это обстоятельство играет существенную роль в реакции отторжения трансплантата
ЗАКОНЫ ТРАНСПЛАНТАЦИИ
Для обычной Т-клеточной реакции на чужеродные белковые антигены необходимо, чтобы эти антигены были процессированы с образованием пептидов, а эти последние презентированы на поверхности АПК реципиента в ассоциации с молекулами МНС. Иммунный ответ при трансплантации уникален в том отношении, что чужеродные молекулы МНС непосредственно активируют Т-клетки.
Реакция «хозяин против трансплантата» вызывает отторжение трансплантата
Отторжение аллогенного трансплантата происходит вследствие того, что он несет антигены, отсутствующие у реципиента.
Реакция «трансплантат против хозяина» возникает в том случае, когда лимфоциты донора атакуют ткани реципиента
Особая ситуация создается при трансплантации аллогенного костного мозга реципиенту, организм которого не способен отторгнуть трансплантированную ткань: иммунологически компетентные Т-клетки донора, взаимодействуя с аллоантигенами реципиента, вызывают реакцию трансплантат против хозяина, приводящую к развитию так называемой болезни трансплантат против хозяина. Неспособность клеток реципиента реагировать против трансплантированных Т-лимфоцитов донора может быть обусловлена генетическими различиями донора и реципиента или иммунологической некомпетентностью реципиента вследствие его незрелости или состояния иммуносупрессии. В этих условиях содержащиеся в аллотранспланта-те костного мозга иммунокомпетентные Т-клет-ки могут атаковать ткани реципиента. РТПХ представляет собой главное осложнение при трансплантации костномозговой ткани, так как приводит к развитию тяжелых повреждений, затрагивающих в основном кожу и кишечник. Для предупреждения РТПХ необходимо тщательное типирование донора и реципиента, удаление зрелых Т-клеток из трансплантата и применение иммуносупрессивных агентов.
РОЛЬ Т-ЛИМФОЦИТОВ В ОТТОРЖЕНИИ ТРАНСПЛАНТАТА
Т-клеткам принадлежит ведущая роль в отторжении трансплантата
Грызуны с врожденным отсутствием тимуса не имеют зрелых Т-клеток и не отторгают трансплантаты. То же самое имеет место и у нормальных мышей и крыс, тимэктомированных в неонатальный период, до заселения периферических лимфоидных органов зрелыми Т-клетками. Аналогичный эффект можно получить путем тимэктомии взрослых мышей и крыс с последующим облучением и пересадкой костного мозга. Таким способом получают реципиентов АТх.ВМ, которые лишены Т-клеток и не могут отторгать трансплантаты.
У всех перечисленных животных способность разрушать трансплантированные ткани удается восстановить путем введения Т-клеток нормальных животных той же линии. Таким образом, для отторжения трансплантата необходимы Т-клетки. Это не означает, что антитела, В-лимфоциты или клетки других типов не принимают участия в отторжении. В частности, антитела вызывают повреждение трансплантированной ткани, а макрофаги способствуют развитию в ней воспалительных реакций.
Молекулярная основа реакции отторжения - это взаимодействие ТкР-МНС
С помощью своих Т-клеточных рецепторов участвующие в реакции отторжения Т-лимфоци-ты распознают пептиды донора, экспрессированные на клетках трансплантата в ассоциации с антигенами МНС. Как известно, Т-кле-точный рецептор построен таким образом, что Т-клетки могут «видеть» только те антигенные пептиды, которые ассоциированы с молекулами МНС. Подобная МНС-рестрикция возникает в результате положительной селекции в тимусе. Таким образом, чтобы оценить ту роль, которую выполняют Т-клетки в реакции отторжения, необходимо определить различия между молекулами МНС донора и реципиента и установить, какое значение имеют эти различия для презентации широкого спектра антигенов рецепторам Т-лимфоцитов реципиента.
Различные молекулы МНС в целом сходны по структуре, однако различаются по строению пептидсвязывающей полости
По структуре различные молекулы МНС почти идентичны. Каждая молекула имеет две а-спирали, расположенные на в-складчатом слое поверх двух иммуноглобулин-подобных доменов, «сидящих» на клеточной мембране. Между б-спиралями имеется глубокая полость, в которой происходит связывание пептидов. Часть молекулы МНС, ответственная за Т-клеточное распознавание, представлена обращенной вверх стороной б-спиралей, относительно консервативной у различных молекул МНС.
Аминокислотные остатки, определяющие важные различия между молекулами МНС - например, между аллельными вариантами А2 и Aw68 антигена HLA-A, находятся большей частью внутри полости, образованной б-спиралями, а не на их верхних сторонах, контактирующих с ТкР. Поэтому для Т-клеточного распознавания основное значение имеют различия в форме и заряде поверхности пептидсвязываюшей полости, которые определяют, какие пептиды могут связываться и в какой ориентации они будут представлены для распознавания Т-кле-точным рецептором.
Молекулы МНС трансплантата и реципиента презентируют различные пептиды
В обычных физиологических условиях в полости молекул МНС находятся пептиды, представляющие собой фрагменты нормальных клеточных компонентов, образующиеся вследствие внутриклеточной деградации белков. Состояние иммунологической толерантности, индуцированной в тимусе, препятствует возникновению аутоиммунных реакций, которые могли бы развиться в результате распознавания Т-клетками комплексов «свой пептид - своя молекула МНС». Но если клетки инфицированы, собственные пептиды в полости молекул МНС «профессиональных» АПК могут быть замещены чужеродными. В этом случае Т-клетки будут реагировать на чужеродные пептиды, ассоциированные со «своими» молекулами МНС.
Однако при трансплантации генетически чужеродной ткани возникает третий вариант. Здесь на поверхности клеток трансплантата презенти-рован иной набор пептидов, что определяется отличиями в форме и заряде поверхности пептидсвязываюшей полости молекул МНС трансплантата. Кроме того, трансплантат может содержать аллельные варианты нормальных клеточных компонентов, отличные от вариантов этих молекул реципиента. Это существенно сказывается на характеристиках пептидов, презентируемых клетками трансплантата. Различия между донором трансплантируемой ткани и реципиентом по антигенам МНС или по минорным антигенам гистосовместимости служат причиной того, что трансплантат экспрессирует чрезвычайно большое число новых чужеродных антигенов, которые могут распознаваться Т-клетками реципиента. Поэтому до 10% Т-клеток в организме способны реагировать на эти антигены аллогенного трансплантата.
В реакции отторжения участвуют хелперные Т-клетки и лимфокины
Роль Тх-клеток в отторжении
Введение Т-клеток CD4 + бестимусным мышам или реципиентам АТх.ВМ вызывает реакцию острого отторжения кожного трансплантата. Непримированные Т-лимфоциты CD8 + неспособны давать такую реакцию, однако если вводить их вместе с очень небольшим числом Т-клеток CD4 + или использовать Т-клетки CD8 + , предварительно сенсибилизированные антигенами трансплантата, то наблюдается быстрое разрушение трансплантата. Значение Тх-клеток в реакции отторжения подтверждают результаты опытов с введением реципиентам моноклональных антител анти-С04 + .
Тх-клетки активируются АПК костномозгового происхождения, несущими молекулы МНС класса II. Стимулирующие отторжение АПК могут принадлежать как донору, так и реципиенту. АПК донора присутствуют в трансплантате в качестве лейкоцитов-пассажиров и могут обусловить «прямую» активацию Тх-клеток реципиента. АПК, принадлежащие реципиенту и локализованные в дренирующих лимфоидных тканях, приобретают антиген, высвобождаемый трансплантатом, и презентируют его Тх-клеткам реципиента, вызывая их «непрямую» активацию. Прямая активация дает более мощный стимул к отторжению трансплантированной ткани по сравнению с непрямым путем. Таким образом, лейкоциты-пассажиры могут оказывать сильное влияние на приживаемость трансплантата.
Роль лимфокинов в отторжении
Помимо Тх-клеток CD4 + в отторжении участвуют и другие иммунологические факторы, включая лимфокины.
Наиболее важную роль в разрушении трансплантированных клеток играют интерлейкин-2 - он необходим для активации Тп-кле-ток, и ИФу - он индуцирует экспрессию МНС, повышает активность АПК, стимулирует большие гранулярные лимфоциты и совместно с ЦЗПв активирует макрофаги..
Лимфокины требуются также для активации В-клеток, продуцирующих антитела против трансплантата. Эти антитела связывают комплемент и вызывают повреждение сосудистого эндотелия, что ведет к возникновению геморрагии, агрегации тромбоцитов внутри сосудов трансплантата и их тромбозу; антитела обусловливают также литическое повреждение клеток трансплантата и высвобождение провос-палительных компонентов комплемента, СЗа и С5а.
Для отторжения трансплантата не обязательно, чтобы иммунные факторы подействовали на все его структуры. Главными объектами их воздействия служат эндотелий микрососудистого русла трансплантата и специализированные паренхиматозные клетки данного органа - почечные канальцы, островки Лангерган-са поджелудочной железы или миоциты сердечной мышцы.
Лимфокин ИФу способен индуцировать высокий уровень экспрессии молекул МНС класса II клетками эндотелия сосудов, а также появление молекул классов I и II на паренхиматозных клетках, которые в обычных условиях не экс-прессируют антигены МНС или экспрессируют их в небольшом количестве. Такое повышение экспрессии антигенов МНС клетками трансплантата увеличивает число молекул-мишеней для действия антител и активированных клеток, что ведет к усилению реакции отторжения.
Под влиянием ЦЗПв и ИФу возрастает также экспрессия молекул адгезии на сосудистом эндотелии. Эти молекулы необходимы для прилипания циркулирующих в крови лейкоцитов к стенке сосудов, перед тем как они проходят через эндотелий в ткани.
ДИНАМИКА ОТТОРЖЕНИЯ
Скорость отторжения трансплантата частично зависит от характера эффекторных механизмов.
Сверхострое отторжение Отторжение этого типа происходит чрезвычайно быстро и наблюдается у больных, в сыворотке крови которых уже присутствуют антитела против трансплантата. Образование антител анти-HLA индуцируют предшествующие гемотрансфузии, множественные бере г менности или отторжение ранее трансплантированных тканей. Кроме того, сверхострое отторжение могут вызывать антитела против антигенов системы ABO. Предобразованные антитела фиксируют комплемент, повреждая эндотели-альные клетки внутренней поверхности кровеносных сосудов. В результате этих повреждений сосудистая стенка становится проницаемой для плазмы и клеток, происходит агрегация тромбоцитов и нарушение микроциркуляции, препятствующее кровоснабжению трансплантата. Для того чтобы избежать сверхострого отторжения, при подборе донора и реципиента необходимо соблюдать условие их совместимости по группам крови ABO, а также производить перекрестную пробу на присутствие в сыворотке крови будущего реципиента цитотоксических антидонорских антител.
Из-за сверхострой реакции отторжения невозможно трансплантировать больным органы животных, поскольку у человека имеются естественные антитела IgM и IgG к клеточным антигенам животных. В настоящее время идет интенсивный поиск способов предотвращения такой реакции. Они могут быть различными - удаление антител, истощение комплемента или получение с помощью методов генетической инженерии таких животных, органы которых менее чувствительны к сверхострому отторжению.
Острое отторжение Оно проявляется спустя несколько суток или недель и первично обусловлено активацией Т-клеток с последующим запуском различных эффекторных механизмов. Если трансплантация произведена больному, пресенсибилизированному к антигенам трансплантата, происходит вторичная активация Т-клеток, вызывающая ускоренное клеточно-опосредованное отторжение. Особенно резко развивается ускоренное отторжение кожного трансплантата - кожа разрушается еще до того, как может начаться ее приживление.
Хроническое отторжение При определенных генетических различиях между донором и реципиентом и в условиях применения иммуносупрессив-ной терапии отторжение трансплантата может быть медленным процессом, растягивающимся на месяцы или годы. Стенки сосудов трансплантата при этом утолщаются вплоть до полного закрытия их просвета. Это так называемое хроническое отторжение может быть обусловлено несколькими причинами, например опосредуемой клетками вялотекущей реакцией отторжения или отложением в трансплантированной ткани антител и комплексов антиген-антитело с повреждением либо активацией эндотелиальных клеток сосудов и последующей неадекватной регенерацией.
Хроническое отторжение характеризуют два основных признака - облитерация сосудов и интерстициальный фиброз. Эти процессы регулируются различными факторами роста, например трансформирующим фактором роста в, выделяемым в результате иммунных или других повреждений трансплантата. Время полужизни трансплантированной почки пока составляет лишь 7-8 лет, и за последнее десятилетие увеличения этого срока не удалось добиться, несмотря на применение нового препарата - циклоспорина А - для устранения острой реакции отторжения. По-прежнему настоятельно необходим поиск новых иммуносупрессивных агентов для борьбы с хроническим отторжением трансплантатов.
Повреждение трансплантированного органа может возникнуть также в результате рецидива заболевания, для лечения которого и была произведена трансплантация.
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОТТОРЖЕНИЯ ТРАНСПЛАНТАТА
Реакцию отторжения трансплантата можно ослабить правильным подбором пары донор-реципиент
Идеальная пара для пересадки - это изогенные донор и реципиент, например однояйцевые близнецы. Однако возможность подобрать такую пару встречается редко, и в большинстве случаев существуют различия между донором и реципиентом по МНС и/или минорным локусам гистосовместимости. На практике достаточно подобрать пару, совместимую по главным антигенам. Проверить совместимость можно при помощи серологического типирования, постановка которого требует всего лишь нескольких часов и поэтому может быть осуществлена в течение срока хранения донорского органа во льду. Недавно был разработан новый, чувствительный и точный метод типирования с использованием полимераз-ной цепной реакции, позволяющий идентифицировать гены HLA донора и реципиента.
Обеспечить совместимость по всем известным антигенам HLA практически невозможно, однако хорошие результаты удается получить в тех случаях, когда донор и реципиент имеют одни и те же МНС-антигены класса II, особенно если это антигены HLA-DR - они непосредственно активируют Тх-клетки реципиента.
Число известных к настоящему времени HLA-антигенов класса I и класса II достаточно велико, так что полная совместимость двух выбранных случайным образом индивидов крайне маловероятна.
Для определения реактивности лимфоцитов реципиента в отношении антигенов, экспресси-руемых клетками донора, можно использовать также реакцию смешанной культуры лимфоцитов. Слабая реакция в смеси клеток донора и реципиента ассоциируется с отличной выживаемостью трансплантата. Однако постановка реакции СКЛ занимает 4-5 сут, что служит серьезным препятствием для ее использования в клинике - органы, полученные от трупа или больного, смерть которого зарегистрирована по прекращению функционирования головного мозга, не могут сохраняться более 24-48 ч. Тест СКЛ можно применять в тех случаях, когда орган взят от живого донора. Результаты этой реакции особенно важны при трансплантации костного мозга, так как они позволяют установить, способны ли клетки костного мозга донора реагировать на антигены реципиента и вызывать РТПХ.
Реакцию отторжения трансплантата можно предотвратить неспецифической иммуносупрессией
Существуют две формы иммуносупрессивной обработки - антиген-неспецифическая и антиген-специфическая. Путем неспецифической имму-носупрессии можно подавить или ослабить активность иммунной системы по отношению ко всем антигенам, однако при этом повышается чувствительность реципиента трансплантата к инфекциям. Так, Х-облучение в высокой дозе предотвращает отторжение, но одновременно вызывает ряд неблагоприятных эффектов, включая угнетение противомикробного иммунитета. Большинство неспецифических иммуносупрес-сивных агентов, применяемых в настоящее время, - это препараты, оказывающие избирательное воздействие на иммунную систему или действующие в той или иной степени избирательно благодаря использованию их по определенной схеме. В будущем такой подход будет усовершенствован, чтобы можно было элиминировать только те клоны лимфоцитов, которые специфичны к антигенам донора, оставляя другие клоны интакт-ными. Это позволит сохранять защиту от инфекций и избегать других побочных эффектов. Такая высокоспецифическая иммуносупрессия пока остается для трансплантационной иммунобиологии своего рода чашей Грааля.
В клинической практике сейчас наиболее широко применяются неспецифические иммуносу-прессивные агенты трех типов - стероиды, циклоспорин и азатиоприн.
Стероиды обладают противовоспалительными свойствами, супрессируют активированные макрофаги, угнетают функции АПК и снижают экспрессию антигенов МНС. Такое действие стероидов обусловлено тем, что они могут отменять многие эффекты ИФу в отношении макрофагов и трансплантированных тканей.
Циклоспорин - это циклический полипептидный антибиотик, продуцентами которого служат почвенные грибы. Он обладает высокой им-муносупрессивной активностью. Основное в действии циклоспорина - это подавление синтеза лимфокинов и прямое или опосредованное снижение экспрессии рецепторов ИЛ-2 лимфоцитами, получившими сигнал активации. Другие продуцируемые грибами циклические полипептидные антибиотики, например FK506 и рапамицин, также обладают имму-носупрессивными свойствами. Антибиотик FK506 подавляет продукцию лимфокинов Тх-клетками, обладая сходным с циклоспорином механизмом действия. Рапамицин блокирует пути внутриклеточной передачи сигнала с рецептора ИЛ-2 и тем самым угнетает ИЛ-2-зависимую активацию лимфоцитов.
Реакция отторжения трансплантата связана с быстрым делением и дифференцировкой - пролиферацией - лимфоцитов. Воздействовать на нее можно с помощью антипролиферативного агента азатиоприна. Продукт его метаболизирова-ния включается в ДНК делящихся клеток, препятствуя их дальнейшей пролиферации. Сейчас изучаются новые антипролиферативные препараты, в частности производные микофеноловой кислоты.
Все эти иммуносупрессивные агенты могут быть эффективны как монотерапевтические средства, однако для получения желаемого результата требуется их введение в высоких дозах, из-за чего возрастает вероятность возникновения побочных токсических эффектов. При использовании в сочетаниях иммунодепрессанты дают си-нергичный эффект, так как влияют на разные стадии одного и того же иммунного процесса. Поэтому дозы отдельных компонентов комбинации можно уменьшать, сводя тем самым к минимуму побочные реакции. Применение циклоспорина существенно улучшило результаты трансплантации в клинике. Однако время полужизни трансплантированных почек по-прежнему составляет 7-8 лет, поскольку использование циклоспорина не решило проблемы хронического отторжения, а длительное применение этого препарата все же сопряжено с побочными эффектами. Дальнейших успехов следует ожидать от введения в клиническую практику новых лекарственных препаратов
Сейчас проводится изучение новых агентов, также обладающих неспецифическими иммуно-супрессивными свойствами, но действующих более избирательно. Для элиминации клеток или блокирования их функции могут быть использованы моноклональные антитела к антигенам клеточной поверхности, в частности к CD3, CD4, CD8 и рецептору ИЛ-2. С целью повышения эффективности этих антител их можно конъюгировать с цитотоксическими агентами. Другой, подобный этому подход заключается в соединении токсина с ИЛ-2: экспрессируюшие рецептор ИЛ-2 клетки, активация которых происходит при ответе на антигены трансплантата, связывают конъюгат ИЛ-2-токсин и избирательно инактивируются токсином.
Специфическая иммуносупрессия ослабляет иммунный ответ на трансплантат, не вызывая повышения чувствительности к инфекциям
Регуляция интенсивности, типа и специфичности иммунологических реакций происходит различными путями по механизму обратной связи. В эксперименте можно предотвратить отторжение трансплантата, воздействуя на эти пути регуляции с помощью трех классических приемов: индукции толерантности в неона-тальный период, активного усиления и пассивного усиления толерантности.
Введение антигенов донора новорожденным животным может индуцировать у них ареактивность к трансплантату
У грызунов, в противоположность человеку, зрелые Т-клетки начинают покидать тимус уже в не-онатальный период. Если новорожденным мышам ввести постоянный источник антигена или вводить антиген многократно, развитие зрелых Т-клеток, которые реагируют с данным антигеном, подавляется. В классической постановке опыт производят следующим образом. Клетки костного мозга мышей F1 вводят новорожденным мышам линии В. F1 мышам линии В ввести клетки мышей линии А.) Трансплантированный костный мозг служит постоянным источником донорских антигенов. Когда мыши линии В достигают взрослого состояния, они оказываются ареактивными к антигенам А, воздействию которых подверглись в пост-натальный период. Эти животные характеризуются толерантностью к антигенам А кожного трансплантата и других тканей доноров линии А или F1.
Антиген может избирательно активировать некоторые субпопуляции лимфоцитов. Согласно современным представлениям, Тх-клетки делятся на две основные популяции - Txl и Тх2. Мыши с неонатально индуцированной толерантностью могут иметь дефицит донор-специфических Txl- и повышенное число донор-специфических Тх2-лимфоиитов. Txl-клетки продуцируют ИФу и ИЛ-2 и участвуют в отторжении трансплантата. В противоположность этому Тх2-клетки образуют другие лимфокины, включая ИЛ-10 и фактор, подавляющий синтез лимфокинов клетками Txl. Наличие немногочисленных Txl-клеток и большого числа Тх2-клеток донора у таких мышей означает изменение баланса между процессами отторжения и приживления трансплантата, которое ведет к развитию толерантности. Строго говоря, эта форма толерантности представляет собой не ареактивность per se, а скорее иммунное отклонение. Интересно, что циклоспорин может действовать преимущественно на Txl-клетки, оставляя интактными Тх2.
И, наконец, антиген может активировать су-прессорные Т-клетки. Их природа все еще остается неясной. Единственное наблюдение, свидетельствующее об активности Тс-кле-ток, состоит в том, что перенос Т-лимфоцитов, полученных от донора, толерантного к кожному трансплантату А, предотвращает у реципиента отторжение трансплантата, несущего антигены А. Это означает адоптивный перенос супрессии, и ответственными за эффект клетками могут быть Тх- или Тс-лимфоциты. Экспериментальные данные с определенностью указывают, что Т-клетки, выполняющие супрессивную функцию, существуют, однако мнения о природе Тс-клеток и механизмах их действия весьма противоречивы. Эти клетки резистентны к циклоспорину и могут способствовать его эффектам, опосредуя толерантность благодаря активной иммуносупрессии.
Специфическая иммуносупрессия у человека Состояние, эквивалентное неонатально индуцированной толерантности животных, у человека получить невозможно. Однако сходная до некоторой степени ситуация возникает при использовании специальных методов воздействия на иммунную систему человека. Общее облучение лимфоидной ткани ведет к ее резкому истощению, а применяемое при этом экранирование костного мозга сохраняет гемопоэз неповрежденным. В результате у человека возникает состояние, напоминающее неонатально индуцированную толерантность у грызунов. Действительно, ООЛ с последующим введением антигена вызывает развитие глубокой толерантности. Однако использовать ООЛ в повседневной клинической практике довольно опасно. При пересадке сердца широко применяют антилимфоци-тарную сыворотку, получаемую от животных, иммунизированных лимфоцитами человека. Эффект такой сыворотки состоит в элиминации циркулирующих Т-клеток реципиента. Более безопасно, но столь же эффективно позволяют элиминировать Т-клетки моноклональные антитела к антигенам зрелых Т-лимфоцитов, и в клинике нашли применение антитела анти-СОЗ.
У человека ареактивность к трансплантату можно индуцировать при помощи гемотрансфузий
В некоторых случаях выживаемость трансплантата удается продлить, иногда на неопределенно долгое время, предварительным введением антигенов донора. Это противоположно тому, чего можно было бы ожидать от иммунизации реципиента антигенами донора - ускоренного или сверхострого отторжения трансплантата. Данный феномен получил название активного усиления выживаемости трансплантата. Большое значение имеет путь введения антигена, что обусловлено, по-видимому, вовлечением в реакцию разных отделов лимфоидной ткани. Так, в опытах с трансплантацией почек у крыс было установлено, что внутривенное введение крови донора реципиенту за неделю до трансплантации обеспечивает долговременную выживаемость трансплантированного органа, тогда как при подкожной инъекции то же количество донорской крови вызывает ускоренное отторжение. Эффект иммунологически специфичен, поэтому донор крови и донор почки должны иметь по крайней мере некоторые общие антигены.
В клинике нашел применение метод активного усиления толерантности - путем предварительной трансфузии донор-специфичной крови. Например, перед трансплантацией почки одного из родителей ребенку трансфузируют кровь этого родителя. К сожалению, примерно у 20% больных, которым производят ТДК, образуются антидонорские антитела и запланированную пересадку почки невозможно осуществить вследствие риска развития реакции сверхострого отторжения. Однако у остальных 80% больных трансплантация оказывается успешной в 95-100% случаев.
Благоприятный эффект переливания крови до трансплантации отмечен также у реципиентов, получивших кровь не подобранного специально донора. По-видимому, этот эффект обусловлен случайной общностью антигенов доноров крови и трансплантата. В пользу такого объяснения говорят данные о том, что гемотрансфузионный эффект возрастает с увеличением числа переливаний крови, взятой у разных доноров. В свое время в большинстве центров трансплантации была принята стратегия предварительной трансфузии крови любых доноров будущим реципиентам. Однако при этом всегда существовал риск сенсибилизации пациентов и передачи СПИДа: ставшее доступным применение иммунодепрессивных агентов сделало эту процедуру в большинстве случаев излишней.
Для активного усиления необходимо, чтобы у больного возникла активная иммунная реакция на введенные антигены донора. Возможные механизмы этого - индукция анергии, избирательная активация Тх2-клеток или активация Тс-кле-ток под влиянием антигенов крови, которые имеют место при неонатально индуцированной толерантности. В других случаях возможно образование «усиливающих антител», которые, блокируя распознавание специфических антигенов донора, подавляют процесс отторжения трансплантата или разрушают высокойммуногенные лейко-циты-«пассажиры», содержащиеся в трансплантате. Может происходить и образование таких усиливающих антител, которые взаимодействуют с антигенными рецепторами клеток, реактивных по отношению к антигенам донора; эти клетки элиминируются или же изменяется презентация антигенов таким образом, что после трансплантации избирательно активируются определенные субпопуляции, например Тх2- и Тс-лимфоциты.
В сутки с интервалом между приемами не менее 4 ч и ночным перерывом 8 ч). Виды тканевой пластики Трансплантация органов и тканей-премещение с одного участка тела на другой или с одного организма другому. Реплантация-поражённые участки пересаживают обратно на прежнее место. Имплантация-ткани или клетки переносят в близлежащую область. Несвободная(связанная) или пластика на питающей ножке-связь...
В организме больного всех инородных предметов - интубационной трубки, различных катетеров, зондов и др. Средства для иммуносупрессии обусловливают ряд особенностей общей анестезии у больных с трансплантированным сердцем. Циклоспорин А обладает потенциальной нефротоксичностью. На фоне его приема резко усиливается повреждающее действие на почки других потенциально нефротоксичных лекарственных...
Ин-та МВД. 1996. – 298 с. 41. Красновский Г.Н. Биоэтические и уголовно-правовые проблемы в Законе РФ «О трансплантации органов и (или) тканей человека» // Государство и право. – 1993. – № 12. – С. 72-73. 42. Красновский Г.Н., Иванов Д.Н. Актуальные вопросы правового регулирования трансплантации органов и тканей в Российской Федерации // Вестник Московского ун-та. Сер. 11 «Право». – ...
| Дисциплина: | Медицина |
| Вид работы: | реферат |
| Язык: | русский |
| Дата добавления: | 27.09.2009 |
| Размер файла: | 23 Kb |
| Просмотров: | 4410 |
| Скачиваний: | 14 |
| Трансплантационный барьер, антигены гистосовместимости, законы трансплантации. Роль Т-лимфоцитов в отторжении трансплантата, динамика отторжения. Предотвращение отторжения трансплантата, подбор пары донор-реципиент для ослабления реакции отторжения. | |
| Ссылка для вставки в сайты и блоги
: |
|
| ДРУГИЕ ДОКУМЕНТЫ: | |
|
24.05.2010/реферат Проблемы специфического противоопухолевого иммунитета. Развитие иммунологии опухоли. Новинский как родоначальник экспериментальной онкологии. Особенности трансплантации опухолей. Гомотрансплантация опухоли млекопитающих. Особенности эксплантации опухолей. 10.01.2010/реферат Закрытая репозиция вывиха бедра. Операции на коленном суставе, артроскопия коленного сустава. Особенности проведения операций на позвоночнике. Реплантация конечностей и трансплантация свободных мышечных лоскутов, особенности периоперационного периода. |
|
| ЛИТЕРАТУРА ПО ДИСЦИПЛИНЕ: Медицина | |
|
|
Трансплантация и отторжение
Исследования в области иммунобиологии трансплантации расширяют наши представления о механизмах иммунных реакций и создают основу для развития клинической трансплантологии. Так, именно изучение отторжения кожных трансплантатов у мышей привело к открытию молекул главного комплекса гистосовместимости, выполняющих важную функцию в процессе презентации антигенов Т-клеткам. Многие сведения о физиологии и функциях Т-лимфоцитов, о толерантности к собственным антигенам, аутоиммунитете и о роли тимуса в развитии Т-клеток также получены в результате изучения трансплантационного иммунитета, поскольку Т-клетки играют ведущую роль в отторжении трансплантатов. И наконец, заключительный из называемых, но не менее значимый асᴨȇкт этой области исследований -- применение трансплантации в медицине. Необходимость предотвратить отторжение трансплантата заставляет искать новые иммуномодуляторы и разрабатывать способы индукции толерантности к трансплантируемым тканям. Эти исследования имеют и более широкое значение, поскольку открывают возможности для лечения разнообразных расстройств, связанных с иммунными реакциями, например гиᴨȇрчувствительности и ауто-иммунитета.
В клинической практике трансплантацию органа предпринимают с целью возмещения недостаточности функции того же органа у больного. За исключением тех случаев, когда донор и реципиент идентичны генетически, антигены трансплантата всегда вызывают иммунологическую реакцию отторжения. Трансплантация может активировать разнообразные механизмы гуморального и клеточного иммунитета, как сᴨȇцифического, так и несᴨȇцифического. Активация происходит вследствие распознавания Т-клетками реципиента чужеродных ᴨȇптидных антигенов, ассоциированных с чужеродными молекулами МНС на поверхности трансплантированных клеток. Обычно антигенные ᴨȇптиды представляют собой фрагменты молекул, входящих в состав клеток донора, однако это могут быть и фрагменты молекул внутриклеточных вирусов или других микробных молекул. В связи с этим трансплантат способен активировать все регуля-торные механизмы, связанные с иммунными реакциями, и соответственно иммунобиология трансплантации охватывает практически все асᴨȇкты функционирования иммунной системы.
ТРАНСПЛАНТАЦИОННЫЙ БАРЬЕР
Это понятие связано с генетическими различиями между донором и реципиентом. В трансплантологии различают аутотрансплантаты, изо-трансплантаты, аллотрансплантаты и ксенотрансплантаты. Аутотрансплантат -- это собственная ткань донора, ᴨȇренесенная из одного участка организма в другой; не будучи чужеродным, он не отторгается. То же относится к изотрансплантату -- органу или ткани, ᴨȇресаженному изогенному реципиенту; в этом случае ткани донора не несут антигенов, чужеродных для реципиента, и неспособны активировать реакцию отторжения. В медицинской практике чаще всего применяется аллотранс-плантат -- орган или ткань, ᴨȇресаживаемая генетически отличному от донора реципиенту, однако относящемуся к одному с ним биологическому виду. В этом случае реципиент и донор имеют аллельные варианты некотоҏыҳ генов. Клетки аллотрансплантата экспрессируют аллоантиге-ны, которые иммунная система реципиента распознает как чужеродные.
В случае ксенотрансплантации -- ᴨȇресадки между особями разных видов -- трансплантационный барьер, как правило, непреодолим: ксе-нотрансплантат быстро отторгается либо под влиянием имеющихся у реципиента естественных антител IgM, либо в результате быстро развивающейся клеточной реакции. Если подвергнуть ксенотрансплантат предварительной обработке, снижающей его иммуногенность, исход ᴨȇресадки может быть благоприятным; таким образом человеку можно трансплантировать кожу, кровеносные сосуды или сердечные клапаны свиньи. Однако, несмотря на это, попытки трансплантировать человеку цельные органы животных оказались полностью безусᴨȇшными, хотя в опытах на животных разных видов при ксенотрансплантации был достигнут определенный усᴨȇх. Если бы получилось преодолеть иммунологический барьер для ксенотрансплантата, была бы решена существующая во всем мире проблема недостатка органов человека для трансплантации. Конечно, остаются и другие трудности, уже не относящиеся к области иммунологии, а связанные, например, с величиной органов донора, риском ᴨȇредачи заболеваний от животных, а также с этическими проблемами.
АНТИГЕНЫ ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ
Антигены гистосовместимости служат мишенями при реакции отторжения
Главные антигены, ответственные за отторжение генетически чужеродных тканей -- это антигены гистосовместимости; кодирующие их гены носят название генов гистосовместимости. Всего существует более 30 локусов гистосовместимости, и они различны по стеᴨȇни вызываемого их продуктами отторжения. Аллоантигены, кодируемые генами МНС, вызывают особенно сильную реакцию отторжения; это те самые молекулы, которые презенти-руют антигены Т-клеткам. Комплекс генов МНС присутствует у позвоночных всех видов. У мыши он назван Н-2, у человека -- системой лейкоцитарных антигенов. Продукты ал-лелльных вариантов других генов гистосовместимости сами по себе вызывают менее сильную реакцию отторжения, в связи с чем их относят к «минорным», или слабым, антигенам гистосовместимости; эти антигены являются нормальными клеточными компонентами. Однако в сочетании несколько слабых антигенов могут вызвать сильную реакцию отторжения.
Гаплотипы МНС наследуются от обоих родителей и экспрессированы кодоминантно
Гены МНС наследуются в соответствии с законами Менделя и экспрессируются кодоминантно. Иными словами, каждый индивид наследует два «половинных набора» генов, по одному от каждого родителя; оба гаплотипа экспрессированы в равной стеᴨȇни, так что любая клетка имеет на поверхности молекулы МНС, унаследованные как от отца, так и от матери.
Экспрессию молекул МНС трансплантированными тканями индуцируют цитокины
Антигены МНС распределены неодинаково среди клеток разных типов. В обычных условиях молекулы МНС класса I экспрессирует большинство ядерных клеток, тогда как экспрессия молекул класса II ограничена антигенпрезентирующими клетками, такими как дендритные клетки и активированные макрофаги, и В-лимфоцитами. У некотоҏыҳ видов эти молекулы обнаруживаются также на активированных Т-клетках и эндотелии сосудов. Экспрессию антигенов МНС регулируют цитокины -- интерферон-г и фактор некроза опухолей. Оба эти агента служат мощными индукторами экспрессии МНС клетками многих типов, которые до этой активации экс-прессируют молекулы МНС лишь в слабой стеᴨȇни. Как будет видно из дальнейшего изложения, это обстоятельство играет существенную роль в реакции отторжения трансплантата
ЗАКОНЫ ТРАНСПЛАНТАЦИИ
Для обычной Т-клеточной реакции на чужеродные белковые антигены необходимо, чтобы эти антигены были процессированы с образованием ᴨȇптидов, а эти последние презентированы на поверхности АПК реципиента в ассоциации с молекулами МНС. Иммунный ответ при трансплантации уникален в том отношении, что чужеродные молекулы МНС непосредственно активируют Т-клетки.
Реакция «хозяин против трансплантата» вызывает отторжение трансплантата
Отторжение аллогенного трансплантата происходит вследствие того, что он несет антигены, отсутствующие у реципиента.
Реакция «трансплантат против хозяина» возникает в том случае, когда лимфоциты донора атакуют ткани реципиента
Особая ситуация создается при трансплантации аллогенного костного мозга реципиенту, организм которого не способен отторгнуть трансплантированную ткань: иммунологически комᴨȇтентные Т-клетки донора, взаимодействуя с аллоантигенами реципиента, вызывают реакцию трансплантат против хозяина, приводящую к развитию так называемой болезни трансплантат против хозяина. Неспособность клеток реципиента реаᴦᴎҏовать против трансплантированных Т-лимфоцитов донора может быть обусловлена генетическими различиями донора и реципиента или иммунологической некомᴨȇтентностью реципиента вследствие его незрелости или состояния иммуносупрессии. В этих условиях содержащиеся в аллотранспланта-те костного мозга иммунокомᴨȇтентные Т-клет-ки могут атаковать ткани реципиента. РТПХ представляет собой главное осложнение при трансплантации костномозговой ткани, так как приводит к развитию тяжелых повреждений, затрагивающих в основном кожу и кишечник. Для предупреждения РТПХ необходимо тщательное типирование донора и реципиента, удаление зрелых Т-клеток из трансплантата и применение иммуносупрессивных агентов.
РОЛЬ Т-ЛИМФОЦИТОВ В ОТТОРЖЕНИИ ТРАНСПЛАНТАТА
Т-клеткам принадлежит ведущая роль в отторжении трансплантата
Грызуны с врожденным отсутствием тимуса не имеют зрелых Т-клеток и не отторгают трансплантаты. То же самое имеет место и у нормальных мышей и крыс, тимэктомированных в неонатальный ᴨȇриод, до заселения ᴨȇриферических лимфоидных органов зрелыми Т-клетками. Аналогичный эффект можно получить путем тимэктомии взрослых мышей и крыс с последующим облучением и ᴨȇресадкой костного мозга. Таким способом получают реципиентов АТх.ВМ, которые лишены Т-клеток и не могут отторгать трансплантаты.
У всех ᴨȇречисленных животных способность разрушать трансплантированные ткани удается восстановить путем введения Т-клеток нормальных животных той же линии. Итак, для отторжения трансплантата необходимы Т-клетки. Это не означает, что антитела, В-лимфоциты или клетки других типов не принимают участия в отторжении. В частности, антитела вызывают повреждение трансплантированной ткани, а макрофаги способствуют развитию в ней воспалительных реакций.
Молекулярная основа реакции отторжения - это взаимодействие ТкР-МНС
С помощью своих Т-клеточных рецепторов участвующие в реакции отторжения Т-лимфоци-ты распознают ᴨȇптиды донора, экспрессированные на клетках трансплантата в ассоциации с антигенами МНС. Как известно, Т-кле-точный рецептор построен таким образом, что Т-клетки могут «видеть» только те антигенные ᴨȇптиды, которые ассоциированы с молекулами МНС. Подобная МНС-рестрикция возникает в результате положительной селекции в тимусе. Итак, чтобы оценить ту роль, которую выполняют Т-клетки в реакции отторжения, необходимо определить различия между молекулами МНС донора и реципиента и установить, какое значение имеют эти различия для презентации широкого сᴨȇктра антигенов рецепторам Т-лимфоцитов реципиента.
Различные молекулы МНС в целом сходны по структуре, однако различаются по строению ᴨȇптидсвязывающей полости
По структуре различные молекулы МНС почти идентичны. Каждая молекула имеет две а-спирали, расположенные на в-складчатом слое поверх двух иммуноглобулин-подобных доменов, «сидящих» на клеточной мембране. Между б-спиралями имеется глубокая полость, в которой происходит связывание ᴨȇптидов. Часть молекулы МНС, ответственная за Т-клеточное распознавание, представлена обращенной вверх стороной б-спиралей, относительно консервативной у различных молекул МНС.
Аминокислотные остатки, определяющие важные различия между молекулами МНС -- например, между аллельными вариантами А2 и Aw68 антигена HLA-A, находятся большей частью внутри полости, образованной б-спиралями, а не на их верхних сторонах, контактирующих с ТкР. В связи с этим для Т-клеточного распознавания основное значение имеют различия в форме и заряде поверхности ᴨȇптидсвязываюшей полости, которые определяют, какие ᴨȇптиды могут связываться и в какой ориентации они будут представлены для распознавания Т-кле-точным рецептором.
Молекулы МНС трансплантата и реципиента презентируют различные ᴨȇптиды
В обычных физиологических условиях в полости молекул МНС находятся ᴨȇптиды, представляющие собой фрагменты нормальных клеточных компонентов, образующиеся вследствие внутриклеточной деградации белков. Состояние иммунологической толерантности, индуцированной в тимусе, препятствует возникновению аутоиммунных реакций, которые могли бы развиться в результате распознавания Т-клетками комплексов «свой ᴨȇптид -- своя молекула МНС». Но если клетки инфицированы, собственные ᴨȇптиды в полости молекул МНС «профессиональных» АПК могут быть замещены чужеродными. В этом случае Т-клетки будут реаᴦᴎҏовать на чужеродные ᴨȇптиды, ассоциированные со «своими» молекулами МНС.
Однако при трансплантации генетически чужеродной ткани возникает третий вариант. Здесь на поверхности клеток трансплантата презенти-рован иной набор ᴨȇптидов, что определяется отличиями в форме и заряде поверхности ᴨȇптидсвязываюшей полости молекул МНС трансплантата. Кроме того, трансплантат может содержать аллельные варианты нормальных клеточных компонентов, отличные от вариантов этих молекул реципиента. Это существенно сказывается на характеристиках ᴨȇптидов, презентируемых клетками трансплантата. Различия между донором трансплантируемой ткани и реципиентом по антигенам МНС или по минорным антигенам гистосовместимости служат причиной того, что трансплантат экспрессирует чрезвычайно большое число новых чужеродных антигенов, которые могут распознаваться Т-клетками реципиента. В связи с этим до 10% Т-клеток в организме способны реаᴦᴎҏовать на эти антигены аллогенного трансплантата.
В реакции отторжения участвуют хелᴨȇрные Т-клетки и лимфокины
Роль Тх-клеток в отторжении
В в е д е н и е - Т-клеток CD4 + бестимусным мышам или реципиентам АТх.ВМ вызывает реакцию острого отторжения кожного трансплантата. Непримированные Т-лимфоциты CD8 + неспособны давать такую реакцию, однако если вводить их вместе с очень небольшим числом Т-клеток CD4 + или использовать Т-клетки CD8 + , предварительно сенсибилизированные антигенами трансплантата, то наблюдается быстрое разрушение трансплантата. Значение Тх-клеток в реакции отторжения подтверждают результаты опытов с введением реципиентам моноклональных антител анти-С04 + .
Тх-клетки активируются АПК костномозгового происхождения, несущими молекулы МНС класса II. Стимулирующие отторжение АПК могут принадлежать как донору, так и реципиенту. АПК донора присутствуют в трансплантате в качестве лейкоцитов-пассажиров и могут обусловить «прямую» активацию Тх-клеток реципиента. АПК, принадлежащие реципиенту и локализованные в дренирующих лимфоидных тканях, приобретают антиген, высвобождаемый трансплантатом, и презентируют его Тх-клеткам реципиента, вызывая их «непрямую» активацию. Прямая активация дает более мощный стимул к отторжению трансплантированной ткани по сравнению с непрямым путем. Итак, лейкоциты-пассажиры могут оказывать сильное влияние на приживаемость трансплантата.
Роль лимфокинов в отторжении
Помимо Тх-клеток CD4 + в отторжении участвуют и другие иммунологические факторы, включая лимфокины.
Наиболее важную роль в разрушении трансплантированных клеток играют интерлейкин-2 -- он необходим для активации Тп-кле-ток, и ИФу -- он индуцирует экспрессию МНС, повышает активность АПК, стимулирует большие гранулярные лимфоциты и совместно с ЦЗПв активирует макрофаги..
Лимфокины требуются также для активации В-клеток, продуцирующих антитела против трансплантата. Эти антитела связывают комплемент и вызывают повреждение сосудистого эндотелия, что ведет к возникновению геморрагии, агрегации тромбоцитов внутри сосудов трансплантата и их тромбозу; антитела обусловливают также литическое повреждение клеток трансплантата и высвобождение провос-палительных компонентов комплемента, СЗа и С5а.
Для отторжения трансплантата не обязательно, чтобы иммунные факторы подействовали на все его структуры. Главными объектами их воздействия служат эндотелий микрососудистого русла трансплантата и сᴨȇциализированные паренхиматозные клетки данного органа -- почечные канальцы, островки Лангерган-са поджелудочной железы или миоциты сердечной мышцы.
Лимфокин ИФу способен индуцировать высокий уровень экспрессии молекул МНС класса II клетками эндотелия сосудов, а также появление молекул классов I и II на паренхиматозных клетках, которые в обычных условиях не экс-прессируют антигены МНС или экспрессируют их в небольшом количестве. Такое повышение экспрессии антигенов МНС клетками трансплантата увеличивает число молекул-мишеней для действия антител и активированных клеток, что ведет к усилению реакции отторжения.
Под влиянием ЦЗПв и ИФу возрастает также экспрессия молекул адгезии на сосудистом эндотелии. Эти молекулы необходимы для прилипания циркулирующих в крови лейкоцитов к стенке сосудов, ᴨȇред тем как они проходят через эндотелий в ткани.
ДИНАМИКА ОТТОРЖЕНИЯ
Скорость отторжения трансплантата частично зависит от характера эффекторных механизмов.
Сверхострое отторжение Отторжение этого типа происходит чрезвычайно быстро и наблюдается у больных, в сыворотке крови котоҏыҳ уже присутствуют антитела против трансплантата. Образование антител анти-HLA индуцируют предшествующие гемотрансфузии, множественные бере г менности или отторжение ранее трансплантированных тканей. Кроме того, сверхострое отторжение могут вызывать антитела против антигенов системы ABO. Предобразованные антитела фиксируют комплемент, повреждая эндотели-альные клетки внутренней поверхности кровеносных сосудов. В результате этих повреждений сосудистая стенка становится проницаемой для плазмы и клеток, происходит агрегация тромбоцитов и нарушение микроциркуляции, препятствующее кровоснабжению трансплантата. Для того чтобы избежать сверхострого отторжения, при подборе донора и реципиента необходимо соблюдать условие их совместимости по группам крови ABO, а также производить ᴨȇрекрестную пробу на присутствие в сыворотке крови будущего реципиента цитотоксических антидонорских антител.
Из-за сверхострой реакции отторжения невозможно трансплантировать больным органы животных, поскольку у человека имеются естественные антитела IgM и IgG к клеточным антигенам животных. В настоящее время идет интенсивный поиск способов предотвращения такой реакции. Они могут быть различными -- удаление антител, истощение комплемента или получение с помощью методов генетической инженерии таких животных, органы котоҏыҳ менее чувствительны к сверхострому отторжению.
Острое отторжение Оно проявляется спустя несколько суток или недель и ᴨȇрвично обусловлено активацией Т-клеток с последующим запуском различных эффекторных механизмов. Если трансплантация произведена больному, пресенсибилизированному к антигенам трансплантата, происходит вторичная активация Т-клеток, вызывающая ускоренное клеточно-опосредованное отторжение. Особенно резко развивается ускоренное отторжение кожного трансплантата -- кожа разрушается еще до того, как может начаться ее приживление.
Хроническое отторжение При определенных генетических различиях между донором и реципиентом и в условиях применения иммуносупрессив-ной терапии отторжение трансплантата может быть медленным процессом, растягивающимся на месяцы или годы. Стенки сосудов трансплантата при этом утолщаются вплоть до полного закрытия их просвета. Это так называемое хроническое отторжение может быть обусловлено несколькими причинами, например опосредуемой клетками вялотекущей реакцией отторжения или отложением в трансплантированной ткани антител и комплексов антиген--антитело с повреждением либо активацией эндотелиальных клеток сосудов и последующей неадекватной регенерацией.
Хроническое отторжение характеризуют два основных признака -- облитерация сосудов и интерстициальный фиброз. Эти процессы регулируются различными факторами роста, например трансформирующим фактором роста в, выделяемым в результате иммунных или других повреждений трансплантата. Время полужизни трансплантированной почки пока составляет лишь 7--8 лет, и за последнее десятилетие увеличения этого срока не получилось добиться, несмотря на применение нового препарата -- циклоспорина А -- для устранения острой реакции отторжения. По-прежнему настоятельно необходим поиск новых иммуносупрессивных агентов для борьбы с хроническим отторжением трансплантатов.
Повреждение трансплантированного органа может возникнуть также в результате рецидива заболевания, для лечения которого и была произведена трансплантация.
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОТТОРЖЕНИЯ ТРАНСПЛАНТАТА
Реакцию отторжения трансплантата можно ослабить правильным подбором пары донор-реципиент
Идеальная пара для ᴨȇресадки -- это изогенные донор и реципиент, например однояйцевые близнецы. Однако возможность подобрать такую пару встречается редко, и в большинстве случаев существуют различия между донором и реципиентом по МНС и/или минорным локусам гистосовместимости. На практике достаточно подобрать пару, совместимую по главным антигенам. Проверить совместимость можно при помощи серологического типирования, постановка которого требует всего лишь нескольких часов и в связи с этим может быть осуществлена в течение срока хранения донорского органа во льду. Недавно был разработан новый, чувствительный и точный метод типирования с использованием полимераз-ной цепной реакции, позволяющий идентифицировать гены HLA донора и реципиента.
Обесᴨȇчить совместимость по всем известным антигенам HLA практически невозможно, однако хорошие результаты удается получить в тех случаях, когда донор и реципиент имеют одни и те же МНС-антигены класса II, особенно если это антигены HLA-DR -- они непосредственно активируют Тх-клетки реципиента.
Число известных к настоящему времени HLA-антигенов класса I и класса II достаточно велико, так что полная совместимость двух выбранных случайным образом индивидов крайне маловероятна.
Для определения реактивности лимфоцитов реципиента в отношении антигенов, экспресси-руемых клетками донора, можно использовать также реакцию смешанной культуры лимфоцитов. Слабая реакция в смеси клеток донора и реципиента ассоциируется с отличной выживаемостью трансплантата. Однако постановка реакции СКЛ занимает 4--5 сут, что служит серьезным препятствием для ее использования в клинике -- органы, полученные от трупа или больного, смерть которого зарегистрирована по прекращению функционирования головного мозга, не могут сохраняться более 24--48 ч. Тест СКЛ можно применять в тех случаях, когда орган взят от живого донора. Результаты этой реакции особенно важны при трансплантации костного мозга, так как они позволяют установить, способны ли клетки костного мозга донора реаᴦᴎҏовать на антигены реципиента и вызывать РТПХ.
Реакцию отторжения трансплантата можно предотвратить несᴨȇцифической иммуносупрессией
Существуют две формы иммуносупрессивной обработки -- антиген-несᴨȇцифическая и антиген-сᴨȇцифическая.
Путем несᴨȇцифической имму-носупрессии можно подавить или ослабить активность иммунной системы по отношению ко всем антигенам, однако при этом повышается чувствительность реципиента трансплантата к инфекциям. Так, Х-облучение в высокой дозе предотвращает отторжение, но одновременно вызывает ряд неблагоприятных эффектов, включая угнетение противомикробного иммунитета. Большинство несᴨȇцифических иммуносупрес-сивных агентов, применяемых сегодня, -- это препараты, оказывающие избирательное воздействие на иммунную систему или действующие в той или иной стеᴨȇни избирательно благодаря использованию их по определенной схеме. В будущем такой подход будет усовершенствован, чтобы можно было элиминировать только те клоны лимфоцитов, которые сᴨȇцифичны к антигенам донора, оставляя другие клоны интакт-ными. Это позволит сохранять защиту от инфекций и избегать других побочных эффектов. Такая высокосᴨȇцифическая иммуносупрессия пока остается для трансплантационной иммунобиологии своего рода чашей Грааля.
В клинической практике сейчас наиболее широко применяются несᴨȇцифические иммуносу-прессивные агенты трех типов -- стероиды, циклоспорин и азатиоприн.
Стероиды обладают противовоспалительными свойствами, супрессируют активированные макрофаги, угнетают функции АПК и снижают экспрессию антигенов МНС. Такое действие стероидов обусловлено тем, что они могут отменять многие эффекты ИФу в отношении макрофагов и трансплантированных тканей.
Циклоспорин -- это циклический полиᴨȇптидный антибиотик, продуцентами которого служат почвенные грибы. Он обладает высокой им-муносупрессивной активностью. Основное в действии циклоспорина -- это подавление синтеза лимфокинов и прямое или опосредованное снижение экспрессии рецепторов ИЛ-2 лимфоцитами, получившими сигнал активации. Другие продуцируемые грибами циклические полиᴨȇптидные антибиотики, например FK506 и рапамицин, также обладают имму-носупрессивными свойствами. Антибиотик FK506 подавляет продукцию лимфокинов Тх-клетками, обладая сходным с циклоспорином механизмом действия. Рапамицин блокирует пути внутриклеточной ᴨȇредачи сигнала с рецептора ИЛ-2 и тем самым угнетает ИЛ-2-зависимую активацию лимфоцитов.
Реакция отторжения трансплантата связана с быстрым делением и дифференцировкой -- пролиферацией -- лимфоцитов. Воздействовать на нее можно с помощью антипролиферативного агента азатиоприна. Продукт его метаболизирова-ния включается в ДНК делящихся клеток, препятствуя их дальнейшей пролиферации. Сейчас изучаются новые антипролиферативные препараты, в частности производные микофеноловой кислоты.
Все эти иммуносупрессивные агенты могут быть эффективны как монотераᴨȇвтические средства, однако для получения желаемого результата требуется их введение в высоких дозах, из-за чего возрастает вероятность возникновения побочных токсических эффектов. При использовании в сочетаниях иммунодепрессанты дают си-нергичный эффект, так как влияют на разные стадии одного и того же иммунного процесса. В связи с этим дозы отдельных компонентов комбинации можно уменьшать, сводя тем самым к минимуму побочные реакции. Применение циклоспорина существенно улучшило результаты трансплантации в клинике. Однако время полужизни трансплантированных почек по-прежнему составляет 7--8 лет, поскольку использование циклоспорина не решило проблемы хронического отторжения, а длительное применение этого препарата все же сопряжено с побочными эффектами. Дальнейших усᴨȇхов следует ожидать от введения в клиническую практику новых лекарственных препаратов
Сейчас проводится изучение новых агентов, также обладающих несᴨȇцифическими иммуно-супрессивными свойствами, но действующих более избирательно. Для элиминации клеток или блокирования их функции могут быть использованы моноклональные антитела к антигенам клеточной поверхности, в частности к CD3, CD4, CD8 и рецептору ИЛ-2. С целью повышения эффективности этих антител их можно конъюᴦᴎҏовать с цитотоксическими агентами. Другой, подобный этому подход заключается в соединении токсина с ИЛ-2: экспрессируюшие рецептор ИЛ-2 клетки, активация котоҏыҳ происходит при ответе на антигены трансплантата, связывают конъюгат ИЛ-2--токсин и избирательно инактивируются токсином.
Сᴨȇцифическая иммуносупрессия ослабляет иммунный ответ на трансплантат, не вызывая повышения чувствительности к инфекциям
Регуляция интенсивности, типа и сᴨȇцифичности иммунологических реакций происходит различными путями по механизму обратной связи. В эксᴨȇрименте можно предотвратить отторжение трансплантата, воздействуя на эти пути регуляции с помощью трех классических приемов: индукции толерантности в неона-тальный ᴨȇриод, активного усиления и пассивного усиления толерантности.
В в е д е н и е - антигенов донора новорожденным животным может индуцировать у них ареактивность к трансплантату
У грызунов, в противоположность человеку, зрелые Т-клетки начинают покидать тимус уже в не-онатальный ᴨȇриод. Если новорожденным мышам ввести постоянный источник антигена или вводить антиген многократно, развитие зрелых Т-клеток, которые реаᴦᴎҏуют с данным антигеном, подавляется. В классической постановке опыт производят следующим образом. Клетки костного мозга мышей F1 вводят новорожденным мышам линии В. F1 мышам линии В ввести клетки мышей линии А.) Трансплантированный костный мозг служит постоянным источником донорских антигенов. Когда мыши линии В достигают взрослого состояния, они оказываются ареактивными к антигенам А, воздействию котоҏыҳ подверглись в пост-натальный ᴨȇриод. Эти животные характеризуются толерантностью к антигенам А кожного трансплантата и других тканей доноров линии А или F1.
Антиген может избирательно активировать некоторые субпопуляции лимфоцитов. Согласно современным представлениям, Тх-клетки делятся на две основные популяции -- Txl и Тх2. Мыши с неонатально индуцированной толерантностью могут иметь дефицит донор-сᴨȇцифических Txl- и повышенное число донор-сᴨȇцифических Тх2-лимфоиитов. Txl-клетки продуцируют ИФу и ИЛ-2 и участвуют в отторжении трансплантата. В противоположность этому Тх2-клетки образуют другие лимфокины, включая ИЛ-10 и фактор, подавляющий синтез лимфокинов клетками Txl. Наличие немногочисленных Txl-клеток и большого числа Тх2-клеток донора у таких мышей означает изменение баланса между процессами отторжения и приживления трансплантата, которое ведет к развитию толерантности. Строго говоря, эта форма толерантности представляет собой не ареактивность per se, а скорее иммунное отклонение. Интересно, что циклоспорин может действовать преимущественно на Txl-клетки, оставляя интактными Тх2.
И, наконец, антиген может активировать су-прессорные Т-клетки. Их природа все еще остается неясной. Единственное наблюдение, свидетельствующее об активности Тс-кле-ток, состоит в том, что ᴨȇренос Т-лимфоцитов, полученных от донора, толерантного к кожному трансплантату А, предотвращает у реципиента отторжение трансплантата, несущего антигены А. Это означает адоптивный ᴨȇренос супрессии, и ответственными за эффект клетками могут быть Тх- или Тс-лимфоциты. Эксᴨȇриментальные данные с определенностью указывают, что Т-клетки, выполняющие супрессивную функцию, существуют, однако мнения о природе Тс-клеток и механизмах их действия весьма противоречивы. Эти клетки резистентны к циклоспорину и могут способствовать его эффектам, опосредуя толерантность благодаря активной иммуносупрессии.
Сᴨȇцифическая иммуносупрессия у человека Состояние, эквивалентное неонатально индуцированной толерантности животных, у человека получить невозможно. Однако сходная до некоторой стеᴨȇни ситуация возникает при использовании сᴨȇциальных методов воздействия на иммунную систему человека. Общее облучение лимфоидной ткани ведет к ее резкому истощению, а применяемое при этом экранирование костного мозга сохраняет гемопоэз неповрежденным. В результате у человека возникает состояние, напоминающее неонатально индуцированную толерантность у грызунов. Действительно, ООЛ с последующим введением антигена вызывает развитие глубокой толерантности. Однако использовать ООЛ в повседневной клинической практике довольно опасно. При ᴨȇресадке сердца широко применяют антилимфоци-тарную сыворотку, получаемую от животных, иммунизированных лимфоцитами человека. Эффект такой сыворотки состоит в элиминации циркулирующих Т-клеток реципиента. Более безопасно, но столь же эффективно позволяют элиминировать Т-клетки моноклональные антитела к антигенам зрелых Т-лимфоцитов, и в клинике нашли применение антитела анти-СОЗ.
У человека ареактивность к трансплантату можно индуцировать при помощи гемотрансфузий
В некотоҏыҳ случаях выживаемость трансплантата удается продлить, иногда на неопределенно долгое время, предварительным введением антигенов донора. Это противоположно тому, чего можно было бы ожидать от иммунизации реципиента антигенами донора -- ускоренного или сверхострого отторжения трансплантата. Данный феномен получил название активного усиления выживаемости трансплантата. Большое значение имеет путь введения антигена, что обусловлено, по-видимому, вовлечением в реакцию разных отделов лимфоидной ткани. Так, в опытах с трансплантацией почек у крыс было установлено, что внутривенное введение крови донора реципиенту за неделю до трансплантации обесᴨȇчивает долговременную выживаемость трансплантированного органа, тогда как при подкожной инъекции то же количество донорской крови вызывает ускоренное отторжение. Эффект иммунологически сᴨȇцифичен, в связи с этим донор крови и донор почки должны иметь по крайней мере некоторые общие антигены.
В клинике нашел применение метод активного усиления толерантности -- путем предварительной трансфузии донор-сᴨȇцифичной крови. Например, ᴨȇред трансплантацией почки одного из родителей ребенку трансфузируют кровь этого родителя. (С) Информация опубликована на сайт
К сожалению, примерно у 20% больных, которым производят ТДК, образуются антидонорские антитела и запланированную ᴨȇресадку почки невозможно осуществить вследствие риска развития реакции сверхострого отторжения. Однако у остальных 80% больных трансплантация оказывается усᴨȇшной в 95-100% случаев.
Благоприятный эффект ᴨȇреливания крови до трансплантации отмечен также у реципиентов, получивших кровь не подобранного сᴨȇциально донора. По-видимому, этот эффект обусловлен случайной общностью антигенов доноров крови и трансплантата. В пользу такого объяснения говорят данные о том, что гемотрансфузионный эффект возрастает с увеличением числа ᴨȇреливаний крови, взятой у разных доноров. В свое время в большинстве центров трансплантации была принята стратегия предварительной трансфузии крови любых доноров будущим реципиентам. Однако при этом всегда существовал риск сенсибилизации пациентов и ᴨȇредачи СПИДа: ставшее доступным применение иммунодепрессивных агентов сделало эту процедуру в большинстве случаев излишней.
Для активного усиления необходимо, чтобы у больного возникла активная иммунная реакция на введенные антигены донора. Возможные механизмы этого -- индукция анергии, избирательная активация Тх2-клеток или активация Тс-кле-ток под влиянием антигенов крови, которые имеют место при неонатально индуцированной толерантности. В других случаях возможно образование «усиливающих антител», которые, блокируя распознавание сᴨȇцифических антигенов донора, подавляют процесс отторжения трансплантата или разрушают высокойммуногенные лейко-циты-«пассажиры», содержащиеся в трансплантате. Может происходить и образование таких усиливающих антител, которые взаимодействуют с антигенными рецепторами клеток, реактивных по отношению к антигенам донора; эти клетки элиминируются или же изменяется презентация антигенов таким образом, что после трансплантации избирательно активируются определенные субпопуляции, например Тх2- и Тс-лимфоциты.
В организме реципиента трансплантата антитела могут осуществлять регуляцию по механизму обратной связи. - В в е д е н и е - антидонорских антител крысам при трансплантации почки может обесᴨȇчить долговременную выживаемость ᴨȇресаженного органа.
Скачать работу:
Перейти в список рефератов, курсовых, контрольных и дипломов по
дисциплине
Трансплантация и отторжение
Исследования в области иммунобиологии трансплантации расширяют наши представления о механизмах иммунных реакций и создают основу для развития клинической трансплантологии. Так, именно изучение отторжения кожных трансплантатов у мышей привело к открытию молекул главного комплекса гистосовместимости, выполняющих важную функцию в процессе презентации антигенов Т-клеткам. Многие сведения о физиологии и функциях Т-лимфоцитов, о толерантности к собственным антигенам, аутоиммунитете и о роли тимуса в развитии Т-клеток также получены в результате изучения трансплантационного иммунитета, поскольку Т-клетки играют ведущую роль в отторжении трансплантатов. И наконец, последний из называемых, но не менее значимый аспект этой области исследований - применение трансплантации в медицине. Необходимость предотвратить отторжение трансплантата заставляет искать новые иммуномодуляторы и разрабатывать способы индукции толерантности к трансплантируемым тканям. Эти исследования имеют и более широкое значение, поскольку открывают возможности для лечения разнообразных расстройств, связанных с иммунными реакциями, например гиперчувствительности и ауто-иммунитета.
В клинической практике трансплантацию органа предпринимают с целью возмещения недостаточности функции того же органа у больного. За исключением тех случаев, когда донор и реципиент идентичны генетически, антигены трансплантата всегда вызывают иммунологическую реакцию отторжения. Трансплантация может активировать разнообразные механизмы гуморального и клеточного иммунитета, как специфического, так и неспецифического. Активация происходит вследствие распознавания Т-клетками реципиента чужеродных пептидных антигенов, ассоциированных с чужеродными молекулами МНС на поверхности трансплантированных клеток. Обычно антигенные пептиды представляют собой фрагменты молекул, входящих в состав клеток донора, однако это могут быть и фрагменты молекул внутриклеточных вирусов или других микробных молекул. Поэтому трансплантат способен активировать все регуля-торные механизмы, связанные с иммунными реакциями, и соответственно иммунобиология трансплантации охватывает практически все аспекты функционирования иммунной системы.
ТРАНСПЛАНТАЦИОННЫЙ БАРЬЕР
Это понятие связано с генетическими различиями между донором и реципиентом. В трансплантологии различают аутотрансплантаты, изо-трансплантаты, аллотрансплантаты и ксенотрансплантаты. Аутотрансплантат - это собственная ткань донора, перенесенная из одного участка организма в другой; не будучи чужеродным, он не отторгается. То же относится к изотрансплантату - органу или ткани, пересаженному изогенному реципиенту; в этом случае ткани донора не несут антигенов, чужеродных для реципиента, и неспособны активировать реакцию отторжения. В медицинской практике чаще всего применяется аллотранс-плантат - орган или ткань, пересаживаемая генетически отличному от донора реципиенту, однако относящемуся к одному с ним биологическому виду. В этом случае реципиент и донор имеют аллельные варианты некоторых генов. Клетки аллотрансплантата экспрессируют аллоантиге-ны, которые иммунная система реципиента распознает как чужеродные.
В случае ксенотрансплантации - пересадки между особями разных видов - трансплантационный барьер, как правило, непреодолим: ксе-нотрансплантат быстро отторгается либо под влиянием имеющихся у реципиента естественных антител IgM, либо в результате быстро развивающейся клеточной реакции. Если подвергнуть ксенотрансплантат предварительной обработке, снижающей его иммуногенность, исход пересадки может быть благоприятным; таким образом человеку можно трансплантировать кожу, кровеносные сосуды или сердечные клапаны свиньи. Однако, несмотря на это, попытки трансплантировать человеку цельные органы животных оказались полностью безуспешными, хотя в опытах на животных разных видов при ксенотрансплантации был достигнут определенный успех. Если бы удалось преодолеть иммунологический барьер для ксенотрансплантата, была бы решена существующая во всем мире проблема недостатка органов человека для трансплантации. Конечно, остаются и другие трудности, уже не относящиеся к области иммунологии, а связанные, например, с величиной органов донора, риском передачи заболеваний от животных, а также с этическими проблемами.
АНТИГЕНЫ ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ
Антигены гистосовместимости служат мишенями при реакции отторжения
Главные антигены, ответственные за отторжение генетически чужеродных тканей - это антигены гистосовместимости; кодирующие их гены носят название генов гистосовместимости. Всего существует более 30 локусов гистосовместимости, и они различны по степени вызываемого их продуктами отторжения. Аллоантигены, кодируемые генами МНС, вызывают особенно сильную реакцию отторжения; это те самые молекулы, которые презенти-руют антигены Т-клеткам. Комплекс генов МНС присутствует у позвоночных всех видов. У мыши он назван Н-2, у человека - системой лейкоцитарных антигенов. Продукты ал-лелльных вариантов других генов гистосовместимости сами по себе вызывают менее сильную реакцию отторжения, в связи с чем их относят к «минорным», или слабым, антигенам гистосовместимости; эти антигены являются нормальными клеточными компонентами. Однако в сочетании несколько слабых антигенов могут вызвать сильную реакцию отторжения.
Гаплотипы МНС наследуются от обоих родителей и экспрессированы кодоминантно
Гены МНС наследуются в соответствии с законами Менделя и экспрессируются кодоминантно. Иными словами, каждый индивид наследует два «половинных набора» генов, по одному от каждого родителя; оба гаплотипа экспрессированы в равной степени, так что любая клетка имеет на поверхности молекулы МНС, унаследованные как от отца, так и от матери.
Экспрессию молекул МНС трансплантированными тканями индуцируют цитокины
Антигены МНС распределены неодинаково среди клеток разных типов. В обычных условиях молекулы МНС класса I экспрессирует большинство ядерных клеток, тогда как экспрессия молекул класса II ограничена антигенпрезентирующими клетками, такими как дендритные клетки и активированные макрофаги, и В-лимфоцитами. У некоторых видов эти молекулы обнаруживаются также на активированных Т-клетках и эндотелии сосудов. Экспрессию антигенов МНС регулируют цитокины - интерферон-ги фактор некроза опухолей. Оба эти агента служат мощными индукторами экспрессии МНС клетками многих типов, которые до этой активации экс-прессируют молекулы МНС лишь в слабой степени. Как будет видно из дальнейшего изложения, это обстоятельство играет существенную роль в реакции отторжения трансплантата
ЗАКОНЫ ТРАНСПЛАНТАЦИИ
Для обычной Т-клеточной реакции на чужеродные белковые антигены необходимо, чтобы эти антигены были процессированы с образованием пептидов, а эти последние презентированы на поверхности АПК реципиента в ассоциации с молекулами МНС. Иммунный ответ при трансплантации уникален в том отношении, что чужеродные молекулы МНС непосредственно активируют Т-клетки.
Реакция «хозяин против трансплантата» вызывает отторжение трансплантата
Отторжение аллогенного трансплантата происходит вследствие того, что он несет антигены, отсутствующие у реципиента.
Реакция «трансплантат против хозяина» возникает в том случае, когда лимфоциты донора атакуют ткани реципиента
Особая ситуация создается при трансплантации аллогенного костного мозга реципиенту, организм которого не способен отторгнуть трансплантированную ткань: иммунологически компетентные Т-клетки донора, взаимодействуя с аллоантигенами реципиента, вызывают реакцию трансплантат против хозяина, приводящую к развитию так называемой болезни трансплантат против хозяина. Неспособность клеток реципиента реагировать против трансплантированных Т-лимфоцитов донора может быть обусловлена генетическими различиями донора и реципиента или иммунологической некомпетентностью реципиента вследствие его незрелости или состояния иммуносупрессии. В этих условиях содержащиеся в аллотранспланта-те костного мозга иммунокомпетентные Т-клет-ки могут атаковать ткани реципиента. РТПХ представляет собой главное осложнение при трансплантации костномозговой ткани, так как приводит к развитию тяжелых повреждений, затрагивающих в основном кожу и кишечник. Для предупреждения РТПХ необходимо тщательное типирование донора и реципиента, удаление зрелых Т-клеток из трансплантата и применение иммуносупрессивных агентов.
РОЛЬ Т-ЛИМФОЦИТОВ В ОТТОРЖЕНИИ ТРАНСПЛАНТАТА
Т-клеткам принадлежит ведущая роль в отторжении трансплантата
Грызуны с врожденным отсутствием тимуса не имеют зрелых Т-клеток и не отторгают трансплантаты. То же самое имеет место и у нормальных мышей и крыс, тимэктомированных в неонатальный период, до заселения периферических лимфоидных органов зрелыми Т-клетками. Аналогичный эффект можно получить путем тимэктомии взрослых мышей и крыс с последующим облучением и пересадкой костного мозга. Таким способом получают реципиентов АТх.ВМ, которые лишены Т-клеток и не могут отторгать трансплантаты.
У всех перечисленных животных способность разрушать трансплантированные ткани удается восстановить путем введения Т-клеток нормальных животных той же линии. Таким образом, для отторжения трансплантата необходимы Т-клетки. Это не означает, что антитела, В-лимфоциты или клетки других типов не принимают участия в отторжении. В частности, антитела вызывают повреждение трансплантированной ткани, а макрофаги способствуют развитию в ней воспалительных реакций.
Молекулярная основа реакции отторжения - это взаимодействие ТкР-МНС
С помощью своих Т-клеточных рецепторов участвующие в реакции отторжения Т-лимфоци-ты распознают пептиды донора, экспрессированные на клетках трансплантата в ассоциации с антигенами МНС. Как известно, Т-кле-точный рецептор построен таким образом, что Т-клетки могут «видеть» только те антигенные пептиды, которые ассоциированы с молекулами МНС. Подобная МНС-рестрикция возникает в результате положительной селекции в тимусе. Таким образом, чтобы оценить ту роль, которую выполняют Т-клетки в реакции отторжения, необходимо определить различия между молекулами МНС донора и реципиента и установить, какое значение имеют эти различия для презентации широкого спектра антигенов рецепторам Т-лимфоцитов реципиента.
Различные молекулы МНС в целом сходны по структуре, однако различаются по строению пептидсвязывающей полости
По структуре различные молекулы МНС почти идентичны. Каждая молекула имеет две а-спирали, расположенные на в-складчатом слое поверх двух иммуноглобулин-подобных доменов, «сидящих» на клеточной мембране. Между б-спиралями имеется глубокая полость, в которой происходит связывание пептидов. Часть молекулы МНС, ответственная за Т-клеточное распознавание, представлена обращенной вверх стороной б-спиралей, относительно консервативной у различных молекул МНС.
Аминокислотные остатки, определяющие важные различия между молекулами МНС - например, между аллельными вариантами А2 и Aw68 антигена HLA-A, находятся большей частью внутри полости, образованной б-спиралями, а не на их верхних сторонах, контактирующих с ТкР. Поэтому для Т-клеточного распознавания основное значение имеют различия в форме и заряде поверхности пептидсвязываюшей полости, которые определяют, какие пептиды могут связываться и в какой ориентации они будут представлены для распознавания Т-кле-точным рецептором.
Молекулы МНС трансплантата и реципиента презентируют различные пептиды
В обычных физиологических условиях в полости молекул МНС находятся пептиды, представляющие собой фрагменты нормальных клеточных компонентов, образующиеся вследствие внутриклеточной деградации белков. Состояние иммунологической толерантности, индуцированной в тимусе, препятствует возникновению аутоиммунных реакций, которые могли бы развиться в результате распознавания Т-клетками комплексов «свой пептид - своя молекула МНС». Но если клетки инфицированы, собственные пептиды в полости молекул МНС «профессиональных» АПК могут быть замещены чужеродными. В этом случае Т-клетки будут реагировать на чужеродные пептиды, ассоциированные со «своими» молекулами МНС.
Однако при трансплантации генетически чужеродной ткани возникает третий вариант. Здесь на поверхности клеток трансплантата презенти-рован иной набор пептидов, что определяется отличиями в форме и заряде поверхности пептидсвязываюшей полости молекул МНС трансплантата. Кроме того, трансплантат может содержать аллельные варианты нормальных клеточных компонентов, отличные от вариантов этих молекул реципиента. Это существенно сказывается на характеристиках пептидов, презентируемых клетками трансплантата. Различия между донором трансплантируемой ткани и реципиентом по антигенам МНС или по минорным антигенам гистосовместимости служат причиной того, что трансплантат экспрессирует чрезвычайно большое число новых чужеродных антигенов, которые могут распознаваться Т-клетками реципиента. Поэтому до 10% Т-клеток в организме способны реагировать на эти антигены аллогенного трансплантата.
В реакции отторжения участвуют хелперные Т-клетки и лимфокины
Роль Тх-клеток в отторжении
Введение Т-клеток CD4 + бестимусным мышам или реципиентам АТх.ВМ вызывает реакцию острого отторжения кожного трансплантата. Непримированные Т-лимфоциты CD8 + неспособны давать такую реакцию, однако если вводить их вместе с очень небольшим числом Т-клеток CD4 + или использовать Т-клетки CD8 + , предварительно сенсибилизированные антигенами трансплантата, то наблюдается быстрое разрушение трансплантата. Значение Тх-клеток в реакции отторжения подтверждают результаты опытов с введением реципиентам моноклональных антител анти-С04 + .
Тх-клетки активируются АПК костномозгового происхождения, несущими молекулы МНС класса II. Стимулирующие отторжение АПК могут принадлежать как донору, так и реципиенту. АПК донора присутствуют в трансплантате в качестве лейкоцитов-пассажиров и могут обусловить «прямую» активацию Тх-клеток реципиента. АПК, принадлежащие реципиенту и локализованные в дренирующих лимфоидных тканях, приобретают антиген, высвобождаемый трансплантатом, и презентируют его Тх-клеткам реципиента, вызывая их «непрямую» активацию. Прямая активация дает более мощный стимул к отторжению трансплантированной ткани по сравнению с непрямым путем. Таким образом, лейкоциты-пассажиры могут оказывать сильное влияние на приживаемость трансплантата.
Роль лимфокинов в отторжении
Помимо Тх-клеток CD4 + в отторжении участвуют и другие иммунологические факторы, включая лимфокины.
Наиболее важную роль в разрушении трансплантированных клеток играют интерлейкин-2 - он необходим для активации Тп-кле-ток, и ИФу - он индуцирует экспрессию МНС, повышает активность АПК, стимулирует большие гранулярные лимфоциты и совместно с ЦЗПвактивирует макрофаги..
Лимфокины требуются также для активации В-клеток, продуцирующих антитела против трансплантата. Эти антитела связывают комплемент и вызывают повреждение сосудистого эндотелия, что ведет к возникновению геморрагии, агрегации тромбоцитов внутри сосудов трансплантата и их тромбозу; антитела обусловливают также литическое повреждение клеток трансплантата и высвобождение провос-палительных компонентов комплемента, СЗа и С5а.
Для отторжения трансплантата не обязательно, чтобы иммунные факторы подействовали на все его структуры. Главными объектами их воздействия служат эндотелий микрососудистого русла трансплантата и специализированные паренхиматозные клетки данного органа - почечные канальцы, островки Лангерган-са поджелудочной железы или миоциты сердечной мышцы.
Лимфокин ИФу способен индуцировать высокий уровень экспрессии молекул МНС класса II клетками эндотелия сосудов, а также появление молекул классов I и II на паренхиматозных клетках, которые в обычных условиях не экс-прессируют антигены МНС или экспрессируют их в небольшом количестве. Такое повышение экспрессии антигенов МНС клетками трансплантата увеличивает число молекул-мишеней для действия антител и активированных клеток, что ведет к усилению реакции отторжения.
Под влиянием ЦЗПв и ИФу возрастает также экспрессия молекул адгезии на сосудистом эндотелии. Эти молекулы необходимы для прилипания циркулирующих в крови лейкоцитов к стенке сосудов, перед тем как они проходят через эндотелий в ткани.
ДИНАМИКА ОТТОРЖЕНИЯ
Скорость отторжения трансплантата частично зависит от характера эффекторных механизмов.
Сверхострое отторжение Отторжение этого типа происходит чрезвычайно быстро и наблюдается у больных, в сыворотке крови которых уже присутствуют антитела против трансплантата. Образование антител анти-HLA индуцируют предшествующие гемотрансфузии, множественные бере г менности или отторжение ранее трансплантированных тканей. Кроме того, сверхострое отторжение могут вызывать антитела против антигенов системы ABO. Предобразованные антитела фиксируют комплемент, повреждая эндотели-альные клетки внутренней поверхности кровеносных сосудов. В результате этих повреждений сосудистая стенка становится проницаемой для плазмы и клеток, происходит агрегация тромбоцитов и нарушение микроциркуляции, препятствующее кровоснабжению трансплантата. Для того чтобы избежать сверхострого отторжения, при подборе донора и реципиента необходимо соблюдать условие их совместимости по группам крови ABO, а также производить перекрестную пробу на присутствие в сыворотке крови будущего реципиента цитотоксических антидонорских антител.
Из-за сверхострой реакции отторжения невозможно трансплантировать больным органы животных, поскольку у человека имеются естественные антитела IgM и IgG к клеточным антигенам животных. В настоящее время идет интенсивный поиск способов предотвращения такой реакции. Они могут быть различными - удаление антител, истощение комплемента или получение с помощью методов генетической инженерии таких животных, органы которых менее чувствительны к сверхострому отторжению.
Острое отторжение Оно проявляется спустя несколько суток или недель и первично обусловлено активацией Т-клеток с последующим запуском различных эффекторных механизмов. Если трансплантация произведена больному, пресенсибилизированному к антигенам трансплантата, происходит вторичная активация Т-клеток, вызывающая ускоренное клеточно-опосредованное отторжение. Особенно резко развивается ускоренное отторжение кожного трансплантата - кожа разрушается еще до того, как может начаться ее приживление.
Хроническое отторжение При определенных генетических различиях между донором и реципиентом и в условиях применения иммуносупрессив-ной терапии отторжение трансплантата может быть медленным процессом, растягивающимся на месяцы или годы. Стенки сосудов трансплантата при этом утолщаются вплоть до полного закрытия их просвета. Это так называемое хроническое отторжение может быть обусловлено несколькими причинами, например опосредуемой клетками вялотекущей реакцией отторжения или отложением в трансплантированной ткани антител и комплексов антиген-антитело с повреждением либо активацией эндотелиальных клеток сосудов и последующей неадекватной регенерацией.
Хроническое отторжение характеризуют два основных признака - облитерация сосудов и интерстициальный фиброз. Эти процессы регулируются различными факторами роста, например трансформирующим фактором роста в, выделяемым в результате иммунных или других повреждений трансплантата. Время полужизни трансплантированной почки пока составляет лишь 7-8 лет, и за последнее десятилетие увеличения этого срока не удалось добиться, несмотря на применение нового препарата - циклоспорина А - для устранения острой реакции отторжения. По-прежнему настоятельно необходим поиск новых иммуносупрессивных агентов для борьбы с хроническим отторжением трансплантатов.
Повреждение трансплантированного органа может возникнуть также в результате рецидива заболевания, для лечения которого и была произведена трансплантация.
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОТТОРЖЕНИЯ ТРАНСПЛАНТАТА
Реакцию отторжения трансплантата можно ослабить правильным подбором пары донор-реципиент
Идеальная пара для пересадки - это изогенные донор и реципиент, например однояйцевые близнецы. Однако возможность подобрать такую пару встречается редко, и в большинстве случаев существуют различия между донором и реципиентом по МНС и/или минорным локусам гистосовместимости. На практике достаточно подобрать пару, совместимую по главным антигенам. Проверить совместимость можно при помощи серологического типирования, постановка которого требует всего лишь нескольких часов и поэтому может быть осуществлена в течение срока хранения донорского органа во льду. Недавно был разработан новый, чувствительный и точный метод типирования с использованием полимераз-ной цепной реакции, позволяющий идентифицировать гены HLA донора и реципиента.
Обеспечить совместимость по всем известным антигенам HLA практически невозможно, однако хорошие результаты удается получить в тех случаях, когда донор и реципиент имеют одни и те же МНС-антигены класса II, особенно если это антигены HLA-DR- они непосредственно активируют Тх-клетки реципиента.
Число известных к настоящему времени HLA-антигенов класса Iи класса II достаточно велико, так что полная совместимость двух выбранных случайным образом индивидов крайне маловероятна.
Для определения реактивности лимфоцитов реципиента в отношении антигенов, экспресси-руемых клетками донора, можно использовать также реакцию смешанной культуры лимфоцитов. Слабая реакция в смеси клеток донора и реципиента ассоциируется с отличной выживаемостью трансплантата. Однако постановка реакции СКЛ занимает 4-5 сут, что служит серьезным препятствием для ее использования в клинике - органы, полученные от трупа или больного, смерть которого зарегистрирована по прекращению функционирования головного мозга, не могут сохраняться более 24-48 ч. Тест СКЛ можно применять в тех случаях, когда орган взят от живого донора. Результаты этой реакции особенно важны при трансплантации костного мозга, так как они позволяют установить, способны ли клетки костного мозга донора реагировать на антигены реципиента и вызывать РТПХ.
Реакцию отторжения трансплантата можно предотвратить неспецифической иммуносупрессией
Существуют две формы иммуносупрессивной обработки - антиген-неспецифическая и антиген-специфическая. Путем неспецифической имму-носупрессии можно подавить или ослабить активность иммунной системы по отношению ко всем антигенам, однако при этом повышается чувствительность реципиента трансплантата к инфекциям. Так, Х-облучение в высокой дозе предотвращает отторжение, но одновременно вызывает ряд неблагоприятных эффектов, включая угнетение противомикробного иммунитета. Большинство неспецифических иммуносупрес-сивных агентов, применяемых в настоящее время, - это препараты, оказывающие избирательное воздействие на иммунную систему или действующие в той или иной степени избирательно благодаря использованию их по определенной схеме. В будущем такой подход будет усовершенствован, чтобы можно было элиминировать только те клоны лимфоцитов, которые специфичны к антигенам донора, оставляя другие клоны интакт-ными. Это позволит сохранять защиту от инфекций и избегать других побочных эффектов. Такая высокоспецифическая иммуносупрессия пока остается для трансплантационной иммунобиологии своего рода чашей Грааля.
В клинической практике сейчас наиболее широко применяются неспецифические иммуносу-прессивные агенты трех типов - стероиды, циклоспорин и азатиоприн.
Стероиды обладают противовоспалительными свойствами, супрессируют активированные макрофаги, угнетают функции АПК и снижают экспрессию антигенов МНС. Такое действие стероидов обусловлено тем, что они могут отменять многие эффекты ИФу в отношении макрофагов и трансплантированных тканей.
Циклоспорин - это циклический полипептидный антибиотик, продуцентами которого служат почвенные грибы. Он обладает высокой им-муносупрессивной активностью. Основное в действии циклоспорина - это подавление синтеза лимфокинов и прямое или опосредованное снижение экспрессии рецепторов ИЛ-2 лимфоцитами, получившими сигнал активации. Другие продуцируемые грибами циклические полипептидные антибиотики, например FK506 и рапамицин, также обладают имму-носупрессивными свойствами. Антибиотик FK506 подавляет продукцию лимфокинов Тх-клетками, обладая сходным с циклоспорином механизмом действия. Рапамицин блокирует пути внутриклеточной передачи сигнала с рецептора ИЛ-2 и тем самым угнетает ИЛ-2-зависимую активацию лимфоцитов.
Реакция отторжения трансплантата связана с быстрым делением и дифференцировкой - пролиферацией - лимфоцитов. Воздействовать на нее можно с помощью антипролиферативного агента азатиоприна. Продукт его метаболизирова-ния включается в ДНК делящихся клеток, препятствуя их дальнейшей пролиферации. Сейчас изучаются новые антипролиферативные препараты, в частности производные микофеноловой кислоты.
Все эти иммуносупрессивные агенты могут быть эффективны как монотерапевтические средства, однако для получения желаемого результата требуется их введение в высоких дозах, из-за чего возрастает вероятность возникновения побочных токсических эффектов. При использовании в сочетаниях иммунодепрессанты дают си-нергичный эффект, так как влияют на разные стадии одного и того же иммунного процесса. Поэтому дозы отдельных компонентов комбинации можно уменьшать, сводя тем самым к минимуму побочные реакции. Применение циклоспорина существенно улучшило результаты трансплантации в клинике. Однако время полужизни трансплантированных почек по-прежнему составляет 7-8 лет, поскольку использование циклоспорина не решило проблемы хронического отторжения, а длительное применение этого препарата все же сопряжено с побочными эффектами. Дальнейших успехов следует ожидать от введения в клиническую практику новых лекарственных препаратов
Сейчас проводится изучение новых агентов, также обладающих неспецифическими иммуно-супрессивными свойствами, но действующих более избирательно. Для элиминации клеток или блокирования их функции могут быть использованы моноклональные антитела к антигенам клеточной поверхности, в частности к CD3, CD4, CD8 и рецептору ИЛ-2. С целью повышения эффективности этих антител их можно конъюгировать с цитотоксическими агентами. Другой, подобный этому подход заключается в соединении токсина с ИЛ-2: экспрессируюшие рецептор ИЛ-2 клетки, активация которых происходит при ответе на антигены трансплантата, связывают конъюгат ИЛ-2-токсин и избирательно инактивируются токсином.
Специфическая иммуносупрессия ослабляет иммунный ответ на трансплантат, не вызывая повышения чувствительности к инфекциям
Регуляция интенсивности, типа и специфичности иммунологических реакций происходит различными путями по механизму обратной связи. В эксперименте можно предотвратить отторжение трансплантата, воздействуя на эти пути регуляции с помощью трех классических приемов: индукции толерантности в неона-тальный период, активного усиления и пассивного усиления толерантности.
Введение антигенов донора новорожденным животным может индуцировать у них ареактивность к трансплантату
У грызунов, в противоположность человеку, зрелые Т-клетки начинают покидать тимус уже в не-онатальный период. Если новорожденным мышам ввести постоянный источник антигена или вводить антиген многократно, развитие зрелых Т-клеток, которые реагируют с данным антигеном, подавляется. В классической постановке опыт производят следующим образом. Клетки костного мозга мышей F1 вводят новорожденным мышам линии В. F1 мышам линии В ввести клетки мышей линии А.) Трансплантированный костный мозг служит постоянным источником донорских антигенов. Когда мыши линии В достигают взрослого состояния, они оказываются ареактивными к антигенам А, воздействию которых подверглись в пост-натальный период. Эти животные характеризуются толерантностью к антигенам А кожного трансплантата и других тканей доноров линии А или F1.
Антиген может избирательно активировать некоторые субпопуляции лимфоцитов. Согласно современным представлениям, Тх-клетки делятся на две основные популяции - Txl и Тх2. Мыши с неонатально индуцированной толерантностью могут иметь дефицит донор-специфических Txl- и повышенное число донор-специфических Тх2-лимфоиитов. Txl-клетки продуцируют ИФу и ИЛ-2 и участвуют в отторжении трансплантата. В противоположность этому Тх2-клетки образуют другие лимфокины, включая ИЛ-10 и фактор, подавляющий синтез лимфокинов клетками Txl. Наличие немногочисленных Txl-клеток и большого числа Тх2-клеток донора у таких мышей означает изменение баланса между процессами отторжения и приживления трансплантата, которое ведет к развитию толерантности. Строго говоря, эта форма толерантности представляет собой не ареактивность perse, а скорее иммунное отклонение. Интересно, что циклоспорин может действовать преимущественно на Txl-клетки, оставляя интактными Тх2.
И, наконец, антиген может активировать су-прессорные Т-клетки. Их природа все еще остается неясной. Единственное наблюдение, свидетельствующее об активности Тс-кле-ток, состоит в том, что перенос Т-лимфоцитов, полученных от донора, толерантного к кожному трансплантату А, предотвращает у реципиента отторжение трансплантата, несущего антигены А. Это означает адоптивный перенос супрессии, и ответственными за эффект клетками могут быть Тх- или Тс-лимфоциты. Экспериментальные данные с определенностью указывают, что Т-клетки, выполняющие супрессивную функцию, существуют, однако мнения о природе Тс-клеток и механизмах их действия весьма противоречивы. Эти клетки резистентны к циклоспорину и могут способствовать его эффектам, опосредуя толерантность благодаря активной иммуносупрессии.
Специфическая иммуносупрессия у человека Состояние, эквивалентное неонатально индуцированной толерантности животных, у человека получить невозможно. Однако сходная до некоторой степени ситуация возникает при использовании специальных методов воздействия на иммунную систему человека. Общее облучение лимфоидной ткани ведет к ее резкому истощению, а применяемое при этом экранирование костного мозга сохраняет гемопоэз неповрежденным. В результате у человека возникает состояние, напоминающее неонатально индуцированную толерантность у грызунов. Действительно, ООЛ с последующим введением антигена вызывает развитие глубокой толерантности. Однако использовать ООЛ в повседневной клинической практике довольно опасно. При пересадке сердца широко применяют антилимфоци-тарную сыворотку, получаемую от животных, иммунизированных лимфоцитами человека. Эффект такой сыворотки состоит в элиминации циркулирующих Т-клеток реципиента. Более безопасно, но столь же эффективно позволяют элиминировать Т-клетки моноклональные антитела к антигенам зрелых Т-лимфоцитов, и в клинике нашли применение антитела анти-СОЗ.
У человека ареактивность к трансплантату можно индуцировать при помощи гемотрансфузий
В некоторых случаях выживаемость трансплантата удается продлить, иногда на неопределенно долгое время, предварительным введением антигенов донора. Это противоположно тому, чего можно было бы ожидать от иммунизации реципиента антигенами донора - ускоренного или сверхострого отторжения трансплантата. Данный феномен получил название активного усиления выживаемости трансплантата. Большое значение имеет путь введения антигена, что обусловлено, по-видимому, вовлечением в реакцию разных отделов лимфоидной ткани. Так, в опытах с трансплантацией почек у крыс было установлено, что внутривенное введение крови донора реципиенту за неделю до трансплантации обеспечивает долговременную выживаемость трансплантированного органа, тогда как при подкожной инъекции то же количество донорской крови вызывает ускоренное отторжение. Эффект иммунологически специфичен, поэтому донор крови и донор почки должны иметь по крайней мере некоторые общие антигены.
В клинике нашел применение метод активного усиления толерантности - путем предварительной трансфузии донор-специфичной крови. Например, перед трансплантацией почки одного из родителей ребенку трансфузируют кровь этого родителя. К сожалению, примерно у 20% больных, которым производят ТДК, образуются антидонорские антитела и запланированную пересадку почки невозможно осуществить вследствие риска развития реакции сверхострого отторжения. Однако у остальных 80% больных трансплантация оказывается успешной в 95-100% случаев.
Благоприятный эффект переливания крови до трансплантации отмечен также у реципиентов, получивших кровь не подобранного специально донора. По-видимому, этот эффект обусловлен случайной общностью антигенов доноров крови и трансплантата. В пользу такого объяснения говорят данные о том, что гемотрансфузионный эффект возрастает с увеличением числа переливаний крови, взятой у разных доноров. В свое время в большинстве центров трансплантации была принята стратегия предварительной трансфузии крови любых доноров будущим реципиентам. Однако при этом всегда существовал риск сенсибилизации пациентов и передачи СПИДа: ставшее доступным применение иммунодепрессивных агентов сделало эту процедуру в большинстве случаев излишней.
Для активного усиления необходимо, чтобы у больного возникла активная иммунная реакция на введенные антигены донора. Возможные механизмы этого - индукция анергии, избирательная активация Тх2-клеток или активация Тс-кле-ток под влиянием антигенов крови, которые имеют место при неонатально индуцированной толерантности. В других случаях возможно образование «усиливающих антител», которые, блокируя распознавание специфических антигенов донора, подавляют процесс отторжения трансплантата или разрушают высокойммуногенные лейко-циты-«пассажиры», содержащиеся в трансплантате. Может происходить и образование таких усиливающих антител, которые взаимодействуют с антигенными рецепторами клеток, реактивных по отношению к антигенам донора; эти клетки элиминируются или же изменяется презентация антигенов таким образом, что после трансплантации избирательно активируются определенные субпопуляции, например Тх2- и Тс-лимфоциты.
В организме реципиента трансплантата антитела могут осуществлять регуляцию по механизму обратной связи. Введение антидонорских антител крысам при трансплантации почки может обеспечить долговременную выживаемость пересаженного органа.
Пересадка тканей или органов от одного индивидуума другому, генетически отличающемуся, или от одной инбредной линии мышей другой, также генетически отличной от линии донора, вызывает реакцию отторжения пересаженного биологического материала. Время отторжения первичного трансплантата - около 14 дней. Вторичный трансплантат отторгается быстрее: приблизительно за 5-7 дней.
Отдельные реакции клеточного иммунитета, представленные выше, имеют свое интегральное проявление при отторжении чужеродной ткани. Собственно реакция отторжения включает два компонента:
Специфический, связанный в основном с активностью цитотоксических T-клеток (CD8 T-клеток) , и
Неспецифический, имеющий характер воспаления.
Рис. 6.
Реакция отторжения трансплантата.
Реакция включает три этапа. На этапе I происходит распознавание антигенов трансплантата предшественниками цитотоксических Т-лимфоцитов (пCD8) и предшественниками хелперных и воспалительных Т-клеток (ТНО). После распознавания клетки мигрируют в ближайшую (региональную) лимфоидную ткань.
В периферической лимфоидной ткани развиваются основные события, приводящие к формированию эффекторов реакции отторжения (этап II). пCD8 трансформируются в эффекторные зрелые цитотоксические Т-клетки (CD8). Свободные трансплантационные антигены, поступающие в лимфоидную ткань, захватываются антигенпрезентирующими клетками (отмечены только макрофаги - МФ) и подключают к ответу как ТН1-, так и ТН2-клетки. При совместном участии антигенпрезентирующих клеток, В-клеток и ТН2 формируется гуморальный иммунный ответ, являющийся дополнительным звеном отторжения. Здесь же происходит сорбция секретируемых антител на поверхности натуральных киллеров (НК), а также активация макрофагов либо под воздействием цитокинов Т-клеток, либо в результате сорбции антител. Активируются также и НК-клетки под воздействием цитокинов Т-лимфоцитов.
На этапе III развиваются основные события трансплантационной реакции - отторжение чужеродной ткани. Отторжение реализуется при участии зрелых CD8 Т-клеток, активированных иммуноглобулинами макрофагов, антителами при участии комплемента, НК клетками, армированными иммуноглобулинами и активированными цитокинами При участии ТН1 в зону отторжения привлекаются макрофаги, обеспечивающие воспалительный компонент реакции отторжения.
Развитие реакции трансплантационного иммунитета состоит из трех этапов (рис. 6):
Распознавание чужеродных антигенов трансплантата,
Созревание и накопление эффекторов трансплантационной реакции отторжения в периферической, ближайшей к трансплантату лимфоидной ткани и
Разрушение трансплантата.
Этап I: распознавание. В процесс распознавания вступают предшественники цитотоксических Т-лимфоцитов и предшественники хелперных и воспалительных Т-клеток (ТН0). После распознавания антигена клетки этих типов мигрируют в ближайшую лимфоидную ткань, например, в регионарный лимфатический узел.
Этап 2: созревание и накопление. В периферической лимфоидной ткани развиваются основные события, приводящие к созреванию и накоплению клеток различных типов - эффекторов реакции отторжения. Предшественники цитотоксических Т-клеток, хелперных Т-клеток и Т-клеток воспаления дифференцируются в зрелые эффекторы.
Процесс распознавания может происходить не только непосредственно в зоне трансплантата, но и в регионарной лимфоидной ткани за счет проникновения в нее антигенов трансплантата. В лимфоидной ткани антиген после усвоения макрофагами и выхода на клеточную поверхность в иммуногенной форме обеспечивает накопление T-клеток воспаления (ТН1) . Этот же антиген, экспрессируясь на поверхности В-клеток, включает хелперные Т-клетки (ТН2) , что обеспечивает накопление специфических антител.
Таким образом, помимо эффекторов клеточного иммунитета в лимфоидной ткани идет процесс формирования эффекторов гуморального иммунного ответа.
Секретируемые антитела могут сорбироваться на поверхности так называемых натуральных киллеров (НК-клеток) - особой популяции лимфоцитов, не имеющих маркеров Т- и В-клеток. Цитофильность антител к НК-клеткам обеспечивается взаимодействием Fc -участка иммуноглобулинов с соответствующим рецептором на поверхности НК-клеток. В результате НК-клетки, связавшие иммуноглобулин, приобретают способность к антителозависимому цитолизу клеток трансплантата.
В процессе развития реакции на трансплантат присходит также активация макрофагов либо под воздействием цитокинов Т-клеток, либо в результате пассивной сорбции иммуноглобулинов на поверхности макрофагов по аналогии с НК-клетками.
Этап III: разрушение. В разрушении и отторжении трансплантата участвуют перечисленные выше клеточные формы и специфические иммуноглобулины.
Цитотоксические Т-лимфоциты и НК-клетки вступают в специфическую реакцию разрушения трансплантата: первые - за счет собственных антигенраспознающих рецепторов, вторые - за счет цитофильных антител. Клетки трансплантата неспецифически лизируются также НК-клетками, активированными цитокинами.
Т-клетки воспаления после взаимодействия с антигенами трансплантата начинают активную секрецию хемотаксического макрофагингибирующего фактора, привлекающего в зону отторжения макрофаги, способные к неспецифическому лизису трансплантата (по своей форме это - типичная реакция воспаления).
Таким образом, в реакцию отторжения трансплантата включаются как специфические участники: CD8 Т-клетки, CD4 Т-клетки воспаления (ТН1), специфические иммуноглобулины, так и неспецифические: активированные макрофаги и натуральные киллеры.
Трансплантация - это акт передачи клеток, тканей или органов из одного организма в другой. Неправильное функционирование системы органов может быть исправлено путем трансплантации органа (например, почки, печени, легких или поджелудочной железы) от донора. Тем не менее, иммунная система остается самым страшным барьером для трансплантации в качестве обычного лечения. Иммунная система разработала сложные и эффективные механизмы борьбы с иностранными агентами. Эти механизмы также участвуют в отказе от трансплантированных органов, которые признаны чужеродными иммунной системой реципиента.
Степень иммунного ответа на трансплантат частично зависит от степени генетической неадекватности между привитым органом и хозяином. Ксенотрансплантаты, которые являются трансплантатами между членами разных видов, имеют наибольшее расхождение и вызывают максимальный иммунный ответ. Автотрансплантаты, которые являются трансплантатами из одной части тела в другую (например, кожные трансплантаты), не являются чужеродными тканями и поэтому не вызывают отторжения. Изотрансплантаты, которые являются трансплантатами между генетически идентичными особями (монозиготными близнецами), также не подлежат отторжению.
Аллотрансплантаты являются трансплантатами между членами одного и того же вида, которые отличаются генетически. Это наиболее распространенная форма трансплантации. Степень, в которой аллотрансплантаты проходят ответ на отторжение трансплантата, зависит, в частности, от степени сходства или гистосовместимости между донором и реципиентом.
Степень и тип ответа также варьируются в зависимости от типа трансплантата. Некоторые органы, такие как глаз и мозг, являются иммунологически привилегированными (то есть, они имеют минимальные или отсутствующие клетки иммунной системы и могут переносить даже несоответствующие имплантаты). Кожные трансплантаты изначально не васкуляризированы, поэтому нет отказа, пока не будет развиваться кровоснабжение. Сердце, почки и печень являются сильными сосудистыми органами и приводят к интенсивному опосредованному клеточным ответом у хозяина.
Антигены, ответственные за отказ от генетически несоответствующих тканей, называются гистосовместимыми антигенами. Они являются продуктами генов гистосовместимости. Гистоконъюгатные антигены кодируются в более чем 40 локусах, но локусы, ответственные за самые сильные реакции отторжения аллотрансплантата, обнаруживаются на основном комплексе гистосовместимости.
У людей основной комплекс гистосовместимости называется системой антигена лейкоцитов человека. Другие антигены вызывают только более слабые реакции, но комбинации нескольких небольших антигенов могут вызывать сильные реакции отторжения. Основные молекулы комплекса гистосовместимости делятся на 2 класса. Молекулы класса I обычно экспрессируются на всех ядерных клетках, тогда как молекулы класса II экспрессируются только на специальных антигенпредставляющих клетках, таких как дендритные клетки, активированные макрофаги и В-клетки. Физиологическая функция молекул основной гистосовместимости состоит в том, чтобы представить антигенные Т-клеточные пептиды, поскольку Т-лимфоциты распознают только антиген, если они представлены в комплексе с основным комплексом гистосовместимости, Молекулы класса I ответственны за представление антигенных пептидов из клетки (например, антигенов из внутриклеточных вирусов, опухолевых антигенов, аутоантигенов) в CD8 T-клетки. Молекулы класса II содержат внеклеточные антигены в качестве внеклеточных бактерий для CD4-T-клеток.
Иммунный ответ на трансплантированный орган состоит из клеточных (опосредованных лимфоцитами) и механизмов, опосредованных гуморальными антителами. Хотя также включены другие типы клеток, Т-клетки являются центральными для реакции отторжения трансплантата. Реакция отбраковки состоит из стадии сенсибилизации и эффекторной стадии.
На стадии сенсибилизации Т-клетки CD4 и CD8 по своим Т-клеточным рецепторам распознают аллогенную экспрессию на чужеродных трансплантационных клетках. Для идентификации антигена необходимы два сигнала. Первый из них обеспечивается взаимодействием Т-клеточного рецептора с антигеном, представленным молекулами комплекса гистосовместимости, а второй - взаимодействием костимулирующего рецептора / лиганда на поверхности Т-клеток.
На стадии сенсибилизации существуют так называемые прямые и косвенные пути, каждый из которых приводит к генерации различных комплексов всех специфических клонов Т-клеток.
В прямом пути Т-клетки хозяина распознают интактные алломолекулы основного комплекса гистосовместимости на поверхности донорной или стимулирующей клетки. Т-клетки хозяина распознают донорскую ткань как чужую. На этот раз, вероятно, доминирующий путь, участвующий в раннем аллоиммунном ответе.
Косвенным способом Т-клетки распознают обработанный аллоантиген, представленный в виде пептидов из отдельных антигенпрезентативных клеток. Вторичные ответы, такие как те, которые происходят при хроническом или позднем острой отторжении, связаны с пролиферативными ответами Т-клеток, включая пептиды, которые ранее были иммунологически молчаливыми. Такое изменение структуры ответов Т-клеток называется переходом или пролиферацией эпитопов.
Алоантиген-зависимые и независимые факторы способствуют эффекторным механизмам на стадии эффектора. Первоначально неиммунологические «реакции на повреждение» вызывают неспецифический воспалительный ответ. Поэтому антигенное представление Т-клеток увеличивается, поскольку экспрессия молекул адгезии, класса II основного комплекса гистосовместимости, хемокинов и цитокинов увеличивается. Это также способствует освобождению неизменных растворимых молекул основного комплекса гистосовместимости. После активации CD4-положительные Т-клетки инициируют реакции гиперчувствительности замедленного типа, опосредованные макрофагами, и обеспечивают В-клетки для продуцирования антител.
После трансплантации активируются различные Т-клетки и цитокины, такие как IL-2 и IFN-γ. Затем были выражены L-хемокины, IP-10 и MCP-1, что способствует интенсивной инфильтрации макрофагов аллотрансплантата. IL-6, TNF-α, индуцибельная синтаза оксида азота и факторы роста также играют определенную роль в этом процессе. Факторы роста, включая TGF-β и эндотелин, вызывают пролиферацию гладких мышц, интимное утолщение, интерстициальный фиброз и трансплантацию почек и гломерулосклероз.
Эндотелиальные клетки, активированные цитокинами и макрофагами, полученными из Т-клеток, экспрессируют класс II основного комплекса гистосовместимости, молекул адгезии и костимулирующих молекул. Они могут представлять собой антиген и, таким образом, набирать больше Т-клеток, усиливая процесс отторжения. CD8-положительные Т-клетки опосредуют клеточно-опосредованные ответы цитотоксичности либо «летальным ударом», либо, наоборот, индукцией апоптоза.
Реакция отторжения трансплантата классифицируется как гиперакустическая, острая и хроническая.
При гиперострой реакции отторжения трансплантата, пересаженные ткани отклоняются в течение нескольких минут до нескольких часов, так как васкуляризация быстро разрушаются. Автоматическое гуморальное отторжение опосредуется и происходит потому, что получатель имеет предварительно существующие антитела против трансплантата, которые могут быть вызваны предыдущим переливанием крови, множественной беременностью, предыдущей трансплантацией или ксенотрансплантатами против людей уже есть антитела. Комплекс антиген-антитело активирует комплементарную систему, вызывая массивный тромбоз в капиллярах, который предотвращает васкуляризацию трансплантата, почки наиболее подвержены чрезмерному отторжению. Печень относительно устойчива, вероятно, из-за двойного кровоснабжения, но, скорее всего, из-за неполных иммунологических свойств.
Острая реакция отторжения трансплантата опосредуется лимфоцитами, которые активируются против донорных антигенов, главным образом в лимфоидных тканях реципиента. Донорные дендритные клетки (также называемые другими лейкоцитами) поступают в кровоток и функционируют как антигенпредставляющие клетки.
Отсроченный ответ на отторжение трансплантата развивается от нескольких месяцев до нескольких лет после того, как эпизоды острого отторжения уменьшились. Оба антитела и клетки опосредованы. Хроническое отторжение происходит как фиброз и рубцевание во всех трансплантированных органах, но конкретный гистопатологический рисунок зависит от трансплантированного органа. При сердечных трансплантатах хроническое отторжение происходит как ускоренный атеросклероз коронарной артерии. Пересаженные легкие появляются как бронхиолит. При трансплантации печени хроническое отторжение характеризуется исчезновением синдрома желчных протоков. У получателей почек хроническое отторжение (называемое хронической аллотрансплантационной нефропатией) происходит как фиброз и гломерулопатия.
Гистологические изменения реакции отторжения трансплантата происходят в несколько этапов:
- Ранняя стадия - воспалительная инфильтрация в трансплантации вокруг капилляров и венулей лимфоцитов, макрофагов и плазматических клеток. Тромбоз развивается в сосудах трансплантата, что приводит к ишемии тканей и началу ее разрушения.
- На 2-3-й день периваскулярный воспалительный инфильтрат увеличивается в количестве в результате инвазии новых клеток и пролиферации существующих клеток. Здесь доминируют лимфоциты, плазматические клетки и пирофильные клетки. Фиброноидный некроз, который вызывает тромбоз в новых сосудах, часто развивается в стенках сосуда.
- Конечная стадия - лейкоциты и макрофаги появляются в воспалительном инфильтрате. Повреждение мембраны трансплантата происходит в трансплантации из-за ферментов, высвобождаемых из активированной мембраны лимфоцитов. Это приводит к нарушению калийно-натриевого насоса целевой клетки с последующим набуханием и дезинтеграцией. Распад клеточных и тканевых компонентов трансплантата приводит к обнаружению его антигенных структур, которые индуцируют иммунный ответ, превращая иммунный ответ в порочный круг.
- Отказ трансплантата - термин для аллогенного отторжения трансплантата составляет 7-14 дней.