蠕虫感染的免疫调节作用在诱导器官移植免疫耐受中应用价值的探讨①

明英姿 邹义洲 (中南大学湘雅医学院移植中心，长沙410013)

同种异体器官移植是当前治疗器官功能衰竭行之有效的方法，成功的器官移植需要克服机体复杂的免疫排斥反应。如供者的红细胞血型抗原不相容或主要组织相容性抗原(HLA)错配是导致移植物出现急性或慢性免疫排斥反应的重要原因［1，2］。现代外科技术和免疫抑制剂治疗策略的应用使得移植器官的短期存活率比较理想。但研究资料统计结果显示，免疫抑制药物并不能防止慢性排斥反应。移植物的远期存活并无明显改善［3］。然而，长期服用免疫抑制剂药物还会给病人带来诸多的毒副作用，包括药物本身的毒性、机体免疫的降低、感染或肿瘤的发生［4］。因此，渴望器官移植的长期免疫耐受［5］，无需长期服用免疫抑制药物是当前研究的热点。

1 国内外当前诱导器官移植物的免疫耐受的主要策略

(1)应用调节T 细胞(CD4+CD25+FoxP3+，Treg)诱导受者对移植器官的免疫耐受［6］。初期实验取得了一些效果，但其费用非常昂贵［7］，实际操作中很难获得纯化的调节T 细胞［8］。此外，Treg 下调免疫系统是否为供体特异性尚不确定，且存在感染和肿瘤发生的风险;(2)在移植供体器官的同时，移植供者来源骨髓造血干细胞。移植供者的造血干细胞使受者获得含有供者免疫细胞的嵌合体。Scandling 等［9］在HLA 抗原相符的肾移植中，同时进行供者的骨髓移植，结果半数以上的患者撤除了临床常规免疫抑制剂的服用。Leventhal 等人对同时移植HLA 配型不相合的供者肾和造血干细胞的临床初步试验获得了一些成功，受者未出现供者免疫细胞抗宿主病(GVHD)，有些病人在移植一年后撤除了免疫抑制剂的服用，移植器官运行良好。但在临床治疗白血病应用的骨髓移植时，病人必须面对GVHD 发生的生死考验。病人在移植前要接受放射线照射以清除自身的免疫系统，使本来器官功能衰竭的受者增加更大的负担，存在一定的风险;特别在进行心脏死亡捐献器官(DCD)移植时不容易做到。(3)蠕虫感染调节宿主免疫反应。寄生虫蠕虫类是一类具有复杂生物学功能的多细胞真核生物，能够很好地逃避宿主的免疫攻击。目前普遍认为寄生虫蠕虫感染并长期寄生于人体归因于这些寄生虫在长期的进化过程中具有调节宿主免疫的功能［10］。目前比较清楚的研究结论是:蠕虫可以通过多个独特的或者是协同的分子通路下调宿主的免疫效应。曼氏血吸虫感染通过扩增Treg T 细胞的数量降低宿主的免疫反应［10，11］，但也可以通过提高B细胞的免疫调节和调节树突状细胞和巨噬细胞的数量来下调宿主免疫反应［10，12］。(4)移植前输注供者血液或输注供者淋巴细胞(Donor lymphocyte infusion，DLI):移植前输入供者血液加抗-CD28 抗体的应用延长了大鼠肝移植的存活时间［13，14］。用输血加免疫抑制剂处理诱导小猪心脏移植也取得了效果。最近，Gao 等人在大鼠皮肤移植模型研究中，移植前给受者大鼠输注供者的淋巴细胞，诱导了对同种异体皮肤移植的保护作用，但诱导免疫耐受的效果还不够明显。

2 寄生虫抗原诱导免疫耐受的现实思考

事实上让受者产生对供者特异性抗原的免疫耐受才是真正解开器官移植慢性排斥问题的钥匙。为此，我们与寄生虫研究专家进行了前期实验结果与寄生虫免疫学理论的反复论证:从进化史的角度看，寄生虫如蠕虫长期寄生于人体，双方达成妥协而处于相对平衡状态。这是一种自然选择的结果。基于这种理论，我们提出:同种异体的器官作为外来的“异己”，被受者识别后能否逃避受体的免疫排斥应该取决于两个条件:(1)外来物质诱导的免疫调节;(2)供者移植抗原诱导的特异性免疫耐受。应用蠕虫可溶性产物联合供者脾B 细胞输注的策略实现诱导供体特异性的免疫耐受是有理论依据的。在人类与蠕虫共同漫长的进化过程中，彼此形成了有效的多种免疫调节机制［15，16］，其中某一种或多种联合的免疫调节机制对维持移植同种异体的器官的长期存活也许起到一定的作用。在蠕虫可溶性产物中存在一种诱导免疫耐受的物质，这种物质虽然从总体上来说能够下调机体的免疫反应，但对移植物特异性抗原的免疫耐受并不强烈。如果同时输注供者的B 细胞，此时B 细胞中错配的移植抗原，包括主要组织相容性MHCⅠ类和Ⅱ类分子，及血管内皮细胞特异性抗原，在蠕虫可溶性产物抑制免疫反应的作用下，使受者免疫系统逐渐产生对供者特异性的免疫耐受，达到移植物在无需免疫抑制剂的情况下长期存活的目的。

3 蠕虫抗原联合供者B 淋巴细胞输注诱导免疫耐受的理论依据

3.1 蠕虫感染调节宿主免疫反应已经获得科学界的认可，并开始应用临床的治疗。过去二十多年的研究越来越清楚地表明蠕虫，如吸虫和线虫类的寄生虫对宿主的免疫调节发挥着重要的作用。蠕虫与其寄生的宿主的免疫系统在共同进化中保留了许多精密调控宿主免疫反应的基因［17］。通过这些基因的表达产物调控宿主的免疫反应策略包括刺激幼稚的Th 细胞向Th2 和调节性T 细胞(Treg)转化，诱导活化的巨噬细胞和缓解过高的体液免疫反应［18，19］。最近的研究结果表明蠕虫调节免疫的作用可缓解宿主的炎症及其炎症发生的严重程度［20，21］。研究者通过建立一些过敏性疾病和自身免疫性疾病的动物模型，证实了寄生虫的慢性感染确实可以预防这些免疫性疾病的发生或减轻病理损伤［22］:如曼氏血吸虫感染可以预防或减轻Ⅰ型糖尿病、甲状腺炎和实验性脑炎;蠕虫(绦虫)感染能够减轻实验性结肠炎的发病。

在蠕虫感染的个体中，过敏性皮试反应的强度明显低于未感染的个体组。而且这种情景在用药物清除蠕虫之后则消失［12］。同样的观察结果显示在多发性硬化症(MS)患者获得蠕虫感染之后MS 样的综合征症状出现缓解，而在抗蠕虫感染后有出现MS 复发［23］;最近应用鞭虫(T Suis)治疗Crohn's 肠炎的Ⅰ型临床获得了明显的疗效［24］。大范围的商业化T Suis 临床试验已获得了美国FDA 的批准［25］。

蠕虫中的血吸虫在全球感染者众多。很早以前有Araujo 等进行的小鼠感染血吸虫的动物模型与皮肤移植试验研究观察到移植物排斥与对照组比较存在统计学上的差异［6，12］。在曼氏血吸虫感染后的60 d 进行同种异体的皮肤移植获得了明显的保护作用。另一研究小组，埃及科学家对血吸虫感染/对照组的皮肤移植研究报道提供了非常有兴趣的结果:Aboul-Enien 等招募了19 例患有曼氏血吸虫活动性感染的病人和16 例无寄生虫感染的健康志愿者，移植2.5 cm(直径)的皮肤，取自同一供者的两块皮肤，分别移植患有活动性血吸虫感染的病人和健康对照组［5，6］。结果显示在对照组移植皮肤平均被排斥的时间为(10.06 ±3.21)d，而16 例患有血吸虫的病人组的平均排斥时间为(22.25 ±6.46)d，其余3 例血吸虫感染者在60 d 以后也未观察到排斥的发生(P＜0.001)。在未用免疫抑制剂的情况下血吸虫感染引起的对移植物的保护作用使我们获得了重要的研究实验基础。

尽管用活的蠕虫感染治疗临床患者炎症性的疾病具有非常好的应用前景，但是使用蠕虫产物作为治疗生物制剂则拥有更多的优点，更主要的是从应用可溶性的血吸虫卵抗原治疗小鼠MS 和糖尿病的模型取得的治疗效果来看，活虫感染不是一个必要的条件［26］。Kuijk 等人应用三种蠕虫来源的可溶性的抗原(T.suis.T.spiralis 和S.mansoni)对人树突状细胞(DC)功能性研究，发现曼氏血吸虫卵和猪鞭虫成虫来源的可溶性产物及T.spiralis 幼虫对人DC的免疫调节更有效。这说明不同蠕虫具有不同的免疫调节特点。在我们前期的研究中，选择日本血吸虫成虫、尾蚴和虫卵三个阶段的可溶性产物(SJP)，结果发现从成虫和虫卵中提取的可溶性产物对大鼠肾移植保护性作用优于尾蚴提取物。因此，尽管我们还不知道SJP 中有效的成份是什么，但利用SJP诱导受体免疫调节是客观存在的事实，具有重要的理论和实践依据。

3.2 将供者特异性移植抗原暴露给受者的免疫系统是诱导供者特异性免疫耐受的必要条件。正如目前临床长期应用免疫抑制药物一样，多数的研究学者在应用蠕虫抗原诱导动物器官移植免疫耐受尚不能获得移植物的长期存活的效果［27］。人们也曾应用将供者的血液输入受者的体内［28］，让受者提前接触供者的移植抗原，以产生供者特异性的免疫耐受。但这种方法本身会产生受体致敏，如产生抗供者特异性的抗体(DSA)。后者在当前器官移植配型中是禁忌的条件之一。也有学者将从受者的外周血提取单个核细胞(PBMC)，在体外接受供者淋巴细胞的刺激，诱导受者的调节性T 细胞［29］，再回输给受者。虽能获得一些效果，但远期效果并不尽人意。还有其他学者通过体外转染细胞因子(IL-10，TGF-beta)方法回输受者自身的细胞，能够从某种程度上调节受者免疫反应［30］，但不能从根本上诱导供者特异免疫耐受的产生。Gao 等［31］最近研究将供者的脾细胞在小鼠皮肤移植前输注给受者，使受者获得了对供者皮肤移植存活的时间明显长于对移植第三方小鼠的移植皮肤的存活时间。我们对这项研究非常有兴趣。从临床器官移植实践出发，获得死亡供者的脾脏是容易的，而且可以从脾脏中分离大量的供者B 淋巴细胞。B 淋巴细胞的特点有:(1)高表达HLA-Ⅰ类和Ⅱ抗原分子;(2)B 细胞具有抗原提呈的能力;(3)B 细胞产生抗体，但与T 细胞不同，不会产生GVHD。因此，选择输注供者脾脏来源的B 细胞，联合SJP 的免疫调节，让受者诱导针对供者特异性的免疫耐受是可行的。

综上所述，当前实体器官移植慢性排斥是急待解决的问题。大多数肾移植物在5～10 年之内会出现不可逆性的慢性排斥，最终导致移植器官的功能丢失。受者在移植后需终身服用免疫抑制剂来维护移植器官的功能。但长期服用免疫抑制剂引起的毒性作用是当前器官移植的另一个问题，如引起高血压、机会性感染、糖尿病、肾功能损伤、甚至诱发肿瘤。服用免疫抑制性药物并不能防止慢性排斥反应的发生。人们期待移植的器官如蠕虫长期寄生于宿主那样，获得免疫耐受，长期存活，并让病人远离免疫抑制剂的困扰。应用供者B 细胞加蠕虫可溶性产物(SJP)输注，诱导大鼠同种异体肾移植的特异性免疫耐受，也许可以获得理想的移植物免疫耐受。实现人体器官移植免除长期服用免疫抑制性的药物，提高病人的生活质量的目标，具有重要的临床应用价值。

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