臍血造血干細胞移植的相關免疫分析
作者：彭新國 陳佳榮 李占全
【關鍵詞】 細胞
【關鍵詞】 臍血干細胞；移植；免疫治療
臍血造血干細胞移植融化療與免疫治療于一體，作為血液惡性疾病的治療手段已獲公認，其重要原因就是臍血造血干細胞移植比其他造血干細胞移植具有諸多優點：來源豐富、取材簡單；對供、受者HLA相符的要求相對較低；不易受病毒及殘留腫瘤細胞的污染；CD3、CD4相對不成熟，GVHD發生率低；NK細胞、LAK細胞較多，GVL發生率低；增殖、自我增殖能力強；骨髓基質細胞多，給造血干細胞提供生長的微環境等。造血干細胞移植的臨床快速發展豐富了移植免疫理論，移植免疫的進展亦促進了造血干細胞移植的臨床實踐。臍血造血干細胞移植亦存在諸多免疫方面的問題，如GVHD、GVL、免疫耐受等發生率雖較低但均有其免疫的機制。為更好地理解、認識及進一步解決這些問題，本文將從相關免疫學的角度對這些現象作一綜述。
1 T細胞抗原識別和激活的分子基礎
臍血造血干細胞移植時，由于受者在移植前接受了預處理的超大劑量放/化療，受者免疫受到抑制，因此，更多的情況是發生供者對受者的免疫反應，供者的T細胞被激活。T細胞可通過特異性和非特異性抗原兩條途徑被激活。在移植免疫中起重要作用的是抗原特異性激活。抗原特異性激活需要T細胞與“專業化”的抗原遞呈細胞（APC）反應。APC在不同條件下由不同細胞組成，主要包括樹突狀細胞、巨噬細胞、激活的B細胞、單核細胞等。T細胞的激活可人為地分為三個階段：第一階段為粘附：APC與T細胞通過細胞表面粘附分子及其配體在外周血與淋巴細胞隨機接觸發生反應。細胞表面粘附分子包括LFA3及其配體CD2、ICAM1、LFAⅠ等。第二階段為識別：在粘附的基礎上，若APC可呈遞足夠量的特異性抗原多肽給T細胞，則T細胞可通過T細胞受體對抗原進行識別。T細胞受體抗原的識別受MHC限制性，內源性抗原肽通過MHCⅠ類分子提呈給CD8+的TCR，外源性抗原肽通過MHCⅡ類分子提呈給CD4+的TCR。第三階段為T細胞的激活：TCR與抗原肽的結合使T細胞具備被其它信號激活進而分化、增殖和分泌細胞因子的能力；但若缺乏其它信號的刺激，則不能被激活或發生增殖和分泌細胞因子。TCR與抗原的結合是T細胞激活的第一信號，第一信號具有抗原特異性和MHC限制性；第二信號則是非特異性的：CD28僅局限表達于T淋巴細胞和漿細胞，但直到80年代末期、90年代初期才確定了CD28在APC表面的配體B71（CD80）、B72（CD86）。越來越多的資料顯示，B71和B72途徑可能傳遞不同的共刺激信號。也有證據顯示B7家族中可能尚有其它組成成份。這些分子的發現無疑會對B7/CD28共刺激信號乃至免疫激活的理論發生沖擊。因此，T細胞通過粘附分子與APC接觸，進而識別APC呈遞的抗原多肽。通過B7/CD28等多個黏附分子對傳遞第二信號，進而T細胞被激活發生增殖、分泌不同的細胞因子。T細胞激活后表面表達另一分子――CTLA4，結構與CD28類似，但與B7分子結合后發揮的作用與其相反，在共刺激信號中發揮重要的負調節作用，抑制T細胞過度增殖。因而通過調控粘附分子、第二信號系統，可以改變免疫反應；若阻斷粘附分子或TCR與抗原的接觸，則T細胞發生抗原識別的最終結果是免疫抑制；這些細胞再次遇上特異性抗原，仍會發生免疫反應；但若調控發生在B7/CD28階段，則結果完全不同，這些細胞由于已與特異性抗原肽發生接觸，此時阻斷第二信號B7/CD28，則細胞進入一長久的特異性免疫無反應狀態，即使再次遇上此抗原，仍無法發生免疫應答反應［１～３］。
2 免疫耐受
宏觀上講，有三條途徑可以達到免疫耐受。第一是克隆清除，第二是克隆失能，第三是免疫抑制。同其他大器官移植不同，異基因造血干細胞移植最終可不必使用免疫抑制劑而達到免疫耐受。雖然確切的免疫耐受機制尚未完全闡明，但臨床和實驗室資料支持上述三種機制并存。例如，慢性GVHD病人存在特異性對宿主起反應的供者淋巴細胞，而無慢性GVHD的病人則無此類細胞。換言之，在無慢性GVHD的受者，針對宿主的淋巴細胞被克隆清除或克隆失能。同樣，在動物試驗中，有急性GVHD表現的動物體內可發現特異性對宿主抗原反應的T細胞克隆。而在無急性GVHD的動物則極難分離出上述T細胞克隆。當然，也有第三種機制參與免疫耐受機制及免疫抑制的證據：臨床及動物試驗發現有抗原特異性和抗原非特異性免疫抑制細胞的存在，免疫抑制藥物對造血干細胞移植免疫耐受形成的重要性等均支持免疫抑制機制的參與。由于免疫耐受對造血干細胞移植的重要性，近年全世界科技工作者花費大量的財力、物力和人力對免疫耐受進行了研究，試圖在免疫耐受機制和誘導免疫的方式上取得進展。
2.1 免疫抑制劑的進展
用于造血干細胞移植的免疫抑制藥物主要是環孢素A。環孢素A的應用使移植的免疫合并癥明顯減輕，使移植療效大為改進。近年來，大環內酯類抗生素FK506、MMF等新型免疫抑制劑的應用，有望進一步提高移植的安全性。尤其是FK506能使HLA不合的造血干細胞移植形成免疫耐受。上述藥物可分別通過抑制某些細胞因子（尤其是IL2）的產生，阻斷細胞因子與受體的結合，干擾細胞因子受體的表達等機制而發揮免疫抑制作用［４，５］。
2.2 特異性免疫耐受的誘導
迄今為止，僅在動物模型上獲得成功。臍血移植屬異基因造血干細胞移植，以下兩方面的進展值得一提：①通過阻斷共刺激信號即第二信號，誘導免疫耐受。如前所述，T細胞的激活需第一、二信號；CD28/B7在第二信號中發揮重要作用。應用阻斷CD28/B7的制劑，可干擾T細胞的特異性激活，細胞進入免疫無能狀態；CTLA4Ig或B7抗體可用來達到此目的。動物實驗表明，必須完全阻斷B7家族的信號傳導，方能誘導MHC不合的免疫耐受；體內應用CTLA4Ig雖能明顯降低MHC不合移植致死性GVHD發生率，但并不能完全消除致死性GVHD。體內體外聯合阻斷B7/CD28信號傳導可能會獲得更好的結果。②基因工程。供者T淋巴細胞是GVHD的關鍵細胞，體外去掉之無疑會減輕GVHD，但同時會使異體植入發生困難，尤其是HLA不合的異基因造血干細胞移植。由于認識到植活主要是T細胞的早期功能事件，而GVHD往往是植活以后發生。因此近年有學者試圖用基因工程的方法誘導免疫耐受；體外將標記基因重組到供者T淋巴細胞上，后者與DHPG接觸后即出現凋亡。結果既能保證植活的需要，而且一旦發生GVHD則可應用DHPG輸注誘導T細胞凋亡，阻止GVHD的發生。③嵌合體形成免疫耐受。動物實驗證實，用CD4單抗對受者進行的非清除性造血干細胞移植可形成供受者嵌合，若供受者形成嵌合體狀態，則不易發生GVHD，其機制雖未獲闡明，很可能是T細胞克隆被清除或有veto細胞的存在。最大的問題是如何設計一有效的非清除性方案使之能形成嵌合狀態。臨床應用非清除性造血干細胞移植在HLA相合的異基因移植獲一定成功，但未能完全避免GVHD，提示人與動物實驗仍有一定差異。此一方法能否跨越HLA不合的免疫屏障，尚有待進一步臨床證實［６～１２］。
3 急性GVHD
急性GVHD是異基因造血干細胞移植的主要合并癥，其發生的基礎在于供受者MHC及次要組織相容性的差異。有關其發生的細胞和分子機制近年已越來越清楚。由于受者機體處于免疫抑制狀態，供者T細胞（主要是成熟T細胞）被激活。激活的過程同上。由于預處理并不能安全清除受者APC，故受者APC直接將MHC或次要組織相容性抗原處理為多肽后呈遞給供者T細胞。供者T細胞被激活分泌大量細胞因子，如IL2及其受體。這些因子一方面可刺激T細胞的增殖和細胞因子再分泌，另一方面尚可促進APC的活性及其他分子的分泌，如粘附分子、MHC的高表達等。
T細胞激活后如何導致組織的損害尚有諸多不甚清楚之處。早年認為細胞毒性T細胞直接導致組織損害和壞死。然而，此一假設近年漸被擱置。越來越多的試驗證據表明，大顆粒細胞――NK細胞無疑對GVHD的組織損害發揮一定作用；細胞因子如TNF、IL1等對GVHD組織損害的作用也越來越獲肯定［１３，１４］.
4 慢性ＧＶＨＤ
慢性GVHD由于有類似于膠原血管炎性疾病的臨床表現，一般認為與急性GVHD不同，更可能是一種自身免疫性疾病。早期常以100 d作為鑒別急、慢性GVHD的標準。但近年的資料表明，慢性GVHD應更好地從臨床、病理和發病機制方面加以認識。雖然從臨床的角度非常難確定GVHD與自身免疫的關系，動物試驗已證實慢性GVHD呈自身免疫性疾病的病理生理過程。在動物模型中，源于慢性GVHD的T細胞特異性對MHCⅡ類分子的公共抗原簇發生反應，既使在無IL2的條件下仍可分泌因子IL4和IFNγ，并且刺激纖維母細胞產生膠原蛋白。GVHD的發生可能與受體胸腺功能受到破壞，使之不能對針對自身抗原的T細胞實行克隆清除，后者由供者造血干細胞分化而成［15］。
5 同基因GVHD
病理改變類似慢性GVHD。動物模型研究表明，其發生機制是由于自身免疫性T細胞針對MHCⅡ類抗原分子。自身免疫性T細胞發生的機制是由于胸腺嚴重受損，髓質（Medulla）內缺乏表達MHCⅡ類抗原的細胞，因而在胸腺內發育成熟并移至外周血的T淋巴細胞可以導致組織損害，而其他可以滅活自身免疫的免疫監視細胞又由于預處理（如放射線）而遭滅活。將正常淋巴細胞回輸給照射后的動物宿主，可以恢復宿主的調節功能，從而預防此免疫過程。環孢素A由于可以阻止此免疫監視機制的重建，因而在誘發同基因（或自體）GVHD中起重要作用［１６］。
6 GVL效應
諸多事實證明移植物抗白血病效應（GVL）的存在：①免疫抑制劑的驟停可使復發（主要是分子生物學和細胞遺傳學復發）病人再次進入緩解狀態；②異基因造血干細胞移植復發率低于同基因造血干細胞移植；③發生急、慢性GVHD的病人復發率低于不發生GVHD的病人；④接受非去T細胞造血干細胞移植且無急、慢性GVHD發生的病人，移植后復發率仍低于同基因移植。這些資料不僅支持GVL效應，并且表明即使無GVHD發生，仍發生GVL效應。在不同疾病種類作用強度不同。如在AML和CML作用明顯，但對ALL則作用較弱。而在多發性骨髓瘤中，GVL效應最弱［１７］。
7 排斥
雖然對HLA相合的臍血干細胞移植而言排斥并不構成臨床的主要問題，但對于HLA不合的臍血干細胞移植，由于跨越的免疫屏障較大，且常采用去除供者T細胞的方式進行移植，排斥就轉化為主要矛盾。排斥的機制一般認為是由于殘留的受者T細胞識別供者抗原并發生免疫反應所致。供者T細胞由于可以抑制受者殘存的T細胞而有促進植活之功能。近年對供者移植物中促進植活的不同細胞成份研究取得一定進展。動物模型表明，表達TCRαβ受體的細胞是促進植活的主體細胞。而表達TCRγδ的細胞具有促進細胞植活卻不引起GVHD的功能，可用于HLA不合的移植。CD8+T細胞同樣對促進植活起重要作用。進一步研究顯示，其亞群Tc2是促進植活的主體細胞，且不引起嚴重GVHD［22~24］。
總之，異基因臍血造血干細胞移植是當今免疫治療的熱點，免疫耐受和免疫反應是其核心。隨著對移植免疫反應的細胞分子機制的進一步深入研究，我們完全有可能在不遠的將來建立全新的免疫耐受模式，在受惠于臍血干細胞移植帶來的免疫治療的益處的同時免受其合并癥之苦，并最終跨越HLA不合的免疫屏障，將血液惡性腫瘤的治療推向一個新的時代。
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