第一节　同种异型抗原的识别机制 (Recognition Mechanisms of Allograft Rejection)

同种异型移植通常会诱导移植排斥反应的发生。移植排斥反应的本质是同种异型移植抗原激活供者体内T细胞从而产生特异性免疫应答，损伤组织、细胞的免疫反应。经典抗原诱导的特异性免疫应答具备抗原“非己性”识别、记忆性、特异性、转移性等特征；移植抗原诱导的移植排斥反应同样具备以上特点：①自体移植或者同种同基因移植不发生排斥反应，而异基因移植会发生排斥反应，表明移植排斥反应同样具备区分“自己”与“非己”抗原的能力。②组织器官移植之后，产生初次排斥反应的时间为10～13天(图19-1)，而同一基因的组织器官再次移植之后6～8天就产生再次排斥反应，且再次排斥反应比初次排斥反应发生强度更为剧烈，表明再次排斥反应具备免疫记忆性。③在经历过首次移植排斥的受者身上，用第二供者组织器官进行移植，则产生排斥反应的时间为10～13天，而不是6～8天，表明移植排斥反应存在特异性，即受者只对第一供者的移植抗原具备记忆性而对第二供者的移植抗原不具备特异性记忆(图19-1)。④将经历过首次排斥反应的受者体内的淋巴细胞输入尚未接受移植的个体体内，可使后者获得过继性排斥，表明移植排斥反应由淋巴细胞介导，具备被动转移性。

图19-1　小鼠皮肤移植实验

与特异性免疫应答相比较，同种异型移植产生的排斥反应涉及的抗原为同种异型移植抗原，与天然外来抗原存在一定的差别；参与免疫应答的细胞除自身免疫细胞之外，还包括移植物中携带的供者免疫细胞。因此移植免疫中产生的排斥反应与天然免疫应答相比较具有其特殊性。

一、引起移植排斥反应的抗原

引起移植排斥反应的抗原称为移植抗原(transplantation antigen)。同种异型个体之间，由等位基因的差异编码的多态性产物均可作为移植抗原而诱导排斥反应，包括主要组织相容性抗原(MHC抗原)、次要组织相容性抗原(mMHC抗原)、组织特异性抗原和血型抗原等。

1.主要组织相容性抗原

主要组织相容性抗原包括MHCⅠ、MHCⅡ类分子，MHCⅠ类分子广泛表达于所有有核细胞表面，MHCⅡ类分子主要表达在树突状细胞、单核-吞噬细胞系统、B细胞以及活化的T细胞、内皮细胞表面。群体中，MHC等位基因及其产物具有高度多态性，完全重复的几率极低，使得随机人群中供受者MHC基因匹配的几率几乎为零，因此，MHC基因吻合程度成为决定移植排斥强烈程度的重要因素。

2.次要组织相容性抗原

同种异型移植中，某些次要组织相容性抗原不吻合也能诱导排斥反应的发生。次要组织相容性抗原主要包括非ABO血型抗原及性染色体相关抗原。例如某些纯系小鼠(MHC基因完全匹配)，雄鼠往雄鼠或雌鼠往雄鼠进行组织器官移植的时候不产生排斥反应，但雄鼠往雌鼠进行组织器官移植的时候则有相当高的几率诱发排斥反应。据此可以推断，引起此类排斥反应的移植抗原可能位于Y染色体上。此类抗原称为H-Y抗原，属于次要组织相容性抗原。另外，某些非ABO血型抗原也可诱导移植排斥反应的发生，这类移植抗原可能定位在其他染色体上。因此，除同卵双生个体之间的器官移植外，主要组织相容性抗原配型吻合的供受者之间仍然有相当的比例存在排斥反应。

3.组织特异性抗原

组织特异性抗原是广泛分布于全身，表达在特定细胞、组织、器官表面的特异性抗原。例如血管内皮细胞(VEC)表达组织特异性VEC抗原，皮肤组织表达特异性皮肤SK抗原，此类移植抗原成分均能被自身MHC分子所提呈，激发T细胞，介导免疫应答。不同组织器官的组织特异性抗原不同，移植后诱发排斥反应的强度也有不同。组织特异性抗原诱发排斥反应程度：皮肤＞肾＞心＞胰＞肝。

4.红细胞血型抗原

主要为ABO血型抗原，不仅存在于红细胞表面，也广泛表达于除中枢神经系统以外的各种组织细胞表面。例如：ABO血型不吻合的受者体内存在的抗ABO血型抗原的天然抗体，可与移植物血管内皮细胞表面的血型抗原结合，通过激活补体系统造成血管内凝血或血管内皮细胞的损伤，引起超急性排斥反应。

二、参与同种异型抗原的提呈与识别的细胞

在同种异型移植中，参与同种异型排斥反应的免疫细胞包括供受者双方的抗原提呈细胞以及淋巴细胞。

1.过路白细胞

过路白细胞(passenger leukocyte)是指来源于供者，存在于移植物血管或组织中的APC和淋巴细胞。其中，尤其是DC，是参与移植排斥反应的重要APC。移植术后，成熟DC可表达共刺激分子，启动初始T细胞活化。

2.T淋巴细胞

在同种异型移植排斥反应中，CD4⁺T细胞主要识别供受者APC表面MHCⅡ类分子提呈的抗原，活化后分泌IL-2、IFN-γ、TNF-α等细胞因子，一方面诱导迟发型超敏反应，损伤移植物，另一方面分泌细胞因子，激活CD8⁺T细胞，产生免疫应答。CD8⁺T细胞主要识别移植物中所有有核细胞表面的MHCⅠ类分子提呈的抗原，激活后转化为CTL，产生细胞毒效应。

3.NK细胞

NK细胞表达活化受体KAR和抑制性受体KIR，KIR与自身MHCⅠ类分子结合，传导抑制信号，抑制NK细胞的杀伤活性。若移植物中的MHCⅠ类分子与受者自身的MHCⅠ类分子型别不吻合，则KIR无法与移植物细胞表面的MHC分子结合，KIR的抑制作用受阻，NK细胞被活化，产生杀伤作用，诱导移植排斥反应。

三、参与移植排斥反应的免疫分子

多种免疫分子均参与同种异型移植排斥反应的发生，包括细胞因子、黏附分子、抗体等。例如活化的Th细胞分泌IL-2、IL-4、IL-5、IFN-γ、TNF-β等细胞因子。其中，IL-2、IFN-γ可激活CTL与NK细胞，损伤移植物；IL-4、IL-5可诱导B细胞活化，分泌免疫球蛋白；TNF-β能激活巨噬细胞，介导炎症反应，参与排斥。

四、同种异型排斥反应的识别机制

T细胞先天缺陷的裸鼠，接受同种或异种移植后不发生排斥反应；而移植反应发生早期，移植物中常出现以T细胞为主的单个核细胞的炎性浸润。事实表明，T细胞在移植排斥过程中发挥极其重要的作用。当T细胞TCR与APC表面移植抗原/MHC分子复合物发生结合之后才被激活，启动移植排斥反应。而TCR主要通过直接识别和间接识别两条途径识别移植抗原/MHC分子复合物的。

1.直接识别途径

受者T细胞TCR直接识别供者APC所表达的同种异型移植抗原，即移植抗原无须经受者APC加工、处理提呈，而是以过客白细胞表面膜分子的形式直接供CD4⁺T细胞TCR所识别(图19-2)。与天然外源性抗原启动特异性T细胞应答不同的是，直接识别途径中，T细胞应答速度快、强度大，在移植早期即可诱导排斥反应；且天然抗原一般只能诱导T细胞库中1/10000的T细胞克隆活化，而移植抗原可以诱导T细胞库中多达1/100甚至是1/10的T细胞克隆活化。同种异型抗原的直接识别与天然抗原的特异性识别现象之间的差异目前尚未明了。关于同种异型抗原的直接识别机制，目前学者们普遍认为：

(1)在同种异型移植排斥中，TCR对供者MHC分子或pMHC的识别并非严格的一一对应的关系，TCR与MHC分子相结合时仅识别MHC分子上少数几个重要的氨基酸残基，而同种异型的MHC分子或pMHC分子可能模拟受者MHC分子的结构，因而发生了交差识别。

(2)另外，通常在自身APC表面，一种外源性抗原肽含有的抗原表位数目有限，与自身MHC分子结合后在APC表面表达的密度很低，而同种异型移植物中，供者APC所有不同MHC基因座编码的MHC分子均可形成不同表位，因而供者APC表面表达的移植抗原的密度很高，而且每一同种型MHC分子可空载或结合自身抗原肽或结合外源性抗原肽，从而形成数目众多的pMHC分子，激活不同克隆的T细胞。

因此，同种异型移植时，TCR对MHC抗原的直接识别可激活T细胞库中多达1%～10%的T细胞克隆，诱导移植排斥反应的发生。直接识别的过程较易受免疫抑制药物的影响而被抑制。

2.间接识别途径

同种异型移植中，供者MHC抗原对于受者来说属于“非己”异物抗原成分，因此，受者APC可对供者MHC抗原进行摄取、加工、处理，并提呈表达于细胞表面供T细胞识别，因间接识别需APC对移植抗原进行加工、处理，所以其诱导排斥反应较晚(图19-2)。由于TCR识别的分子为自身MHC分子，故间接识别过程激活的T细胞数目较少，约占T细胞库总数的0.01%～0.1%。间接识别过程对免疫抑制剂相对不敏感。

A.直接识别：受者T细胞TCR直接识别供者APC表面同种异型MHC分子。

B.间接识别：受者T细胞识别自身APC摄取提呈的供者肽/自身MHC分子复合物。

图19-2　同种异型MHC抗原的直接与间接识别