内皮细胞在同种异体移植排斥反应中的作用

内皮细胞在同种异体移植排斥反应中的作用郑仲谨综述冉崇福,陈理国审校 (解放军第452医院普通外科,四川成都610021)  中图分类号］R392.4［文献标志码］D［文章编号］1002-0179(2009)07-1893-04  内皮细胞(endothelial cell,EC)是器官移植后供体、受体细胞最早接触的部位,它最早被受体免疫系统所识别,并且具有独特的生物学功能［1］,是启动器官移植后同种异体排斥反应的关键。本文就有关内皮细胞的功能以及在移植排斥反应中的作用机制作一综述。

1内皮细胞与移植排斥反应有关的主要生物学功能 1.1表达粘附分子:粘附分子是指由细胞产生,能介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质相互接触和结合的一类分子,为具有多种生物活性的跨膜糖蛋白,主要位于血管内皮细胞及各种白细胞表面［2］。其种类很多,与移植排斥反应有密切关系的粘附分子可分为三类:①选择素超家族:选择素是一种特殊结构的穿膜蛋白,选择素参与白细胞粘附于内皮细胞的起始阶段,可介导炎症起始过程中白细胞在内皮上的滚动,现已知选择素有三种。表达内皮细胞表面的E选择素(CD62E,Eselectin)［3］和P选择素(CD62P,Pselectin)［4］与白细胞上的L选择素(CD62L,Lselectin)［5］。②整合素家族:整合素家族对稳定白细胞和血管内皮细胞粘附起重要作用,包括由α链(CD11a、CD11b和CD11c)β链(β1、β2和β3)组成的异二聚体糖蛋白,β2即CD18。与移植排斥反应有密切关系的是β2家族淋巴细胞作用相关抗原LFA1(CD11a/CD18)［6］与白细胞受体整合素MAC1(CD11b/CD18)［7］,而后者是内皮细胞表面iC3b和ICAM1的配体。③免疫球蛋白超家族:在炎症过程中,对白细胞活化粘附和渗出游走起了重要作用。主要有血管细胞间粘附分子1(CD54,intracellular adhesion molecule1,ICAM1),内皮白细胞粘附分子1(CD31,endothelial leukocyte adhesion molecule1,ELAM1)和血管细胞粘附分子1(CD106,vascular cell adhesion molecule1,VCAM1)［8］。

1.2免疫原性:①HLA抗原的表达:表达主要组织相容性复合物Ⅰ类分子(MHC classⅠ,MHCⅠ)和MHCⅡ类分子,MHCⅠ类分子主要将抗原呈递给CD8+ T细胞,MHCⅡ类分子主要将抗原呈递给CD4+ T细胞。人体内所有的有核细胞上均能发现浓度不等的人白细胞抗原(HLA),对这些抗原的免疫应答是多数移植物排斥的主要原因［9］。②ABO抗原的表达:ABO系统不仅存在于红细胞,亦存在于血管内皮细胞表面。若ABO血型不合的同种异体之进行器官移植,受体体内存在的抗血型抗体能结合移植物上的血型抗原并诱导排斥反应,移植物的血循环重建后会即刻导致严重的针对ABO血型抗原的排斥反应而使移植失败［10］。

1.3抗原呈递:除了单核-巨噬细胞、树突状细胞等专职的抗原呈递细胞(antigenpresenting cell,APC),内皮细胞本身也是APC［11］。内皮细胞呈递主要有两种形式:内源性抗原呈递和外源性抗原呈递。前者主要指细胞内自身抗原、肿瘤抗原和病毒抗原,由MHCⅠ类分子途径呈递。胞浆内蛋白在蛋白酶作用下降解成肽段,依次被热休克蛋白HSP70和HSP90传递给膜上的抗原加工相关转运体(transporter associated with antigen processing,TAP)［12］,同时,在蛋白酶的作用下进一步被剪切成小肽。小肽由TAP经HSP96传递给内质网内新合成的MHCⅠ类分子上,最后由MHCⅠ类分子将结合的抗原小肽托出细胞膜外。细胞外物质经专职APC吞噬(phagocytosis)、胞饮(pinocytosis)或内吞(endocytosis),在胞内形成吞噬体(phagosome),由MHCⅡ类分子呈递。内皮细胞抗原的呈递同样存在上述两种形式。 1.4表达Toll样受体(Tolllike receptor,TLRs):TLRs存在于APC表面,激活的TLRs可以诱导细胞活素类物质、趋化因子(chemoattractant cytokines,chemotactic cytokines)的释放,并且可以增加细胞膜表面炎性应答的发生［1315］。TLRs除了巨噬细胞、单核细胞、树突状细胞和自然杀伤细胞具有,还存在于属于固有免疫系统的细胞,如中性粒细胞、肥大细胞、嗜碱粒细胞和嗜酸粒细胞,还可以表达于内皮细胞,它们都参与免疫应答的调节［1618］。随着在哺乳动物体内内源性TLRs,以及其配体表达的发现,它们在免疫排斥反应中起着重要的作用。

1.5分泌趋化因子:趋化因子主要由免疫细胞产生,是具有趋化白细胞作用的细胞因子［19、20］。趋化因子具有趋化和激活中性粒细胞、单核细胞或某些T细胞亚群的功能,白介素IL1、肿瘤坏死因子TNF和脂多糖LPS PMA均能诱导内皮细胞合成和分泌内皮细胞来源的中性粒细胞激活肽(endothelialderived neutrophilactivating peptide,EDNAP)、单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemotactic protein 1,MCP1)、黑素瘤生长刺激活性(melanoma growthstimulating activity,MGSA)等,它们在移植排斥反应中发挥重要的作用［21］。

2内皮细胞在移植排斥反应中的作用

血管内皮细胞位于血管腔内膜表面,为单层紧密排列、互相联结的一层薄膜,构成了一道循环血液与局部组织之间的屏障。但这种静息的内皮细胞不具有激活凝集素和抑制白细胞的附壁功能。当内皮细胞受到损伤或与IL1、肿瘤坏死因子和内毒素等接触后,即发生一系列代谢和结构的变化,这一过程称为内皮细胞激活。移植物恢复血供后,受者异种天然抗体首先接触的靶细胞就是供者移植物的血管内皮细胞,之后进一步结合,激活补体,引起移植物内皮细胞活化［22］。

移植物内皮细胞作为APC通过抗原特异性信号和共刺激信号使T细胞活化,活化的T细胞表达的免疫相关分子刺激内皮细胞使之活化,内皮细胞的活化被正反馈加强。活化的内皮细胞通过表达粘附分子和趋化因子介导淋巴细胞向移植物内聚集以及对T细胞的进一步活化。下面具体从TLRs、粘附分子、趋化因子的角度说明内皮细胞在移植排斥反应中的作用:哺乳动物的免疫系统由固有免疫系统及适应性免疫系统组成,适应性免疫系统存在于脊椎动物中的极其复杂的系统,它主要由抗原特异T细胞和B细胞介导的。固有免疫系统在几乎所有的多细胞有机体中是抵抗致病微生物的第一道防线,TLRs正是固有免疫系统的重要成员,它们属于跨膜蛋白,包括较大的胞外区及胞内区域,信号的传导途径需要接头蛋白MyD88［23］的辅助,这种蛋白可以与结合区域联结并激活下游蛋白信号,最后激活核转录因子kappa B(NFκB)和AP1等转录因子,促使炎性免疫应答的表达。心脏、胰腺和肾脏移植后接受免疫抑制治疗的受者,存活时间超过皮肤、肺及小肠移植后也接受相同免疫抑制治疗的受者,这是由于移植器官皮肤、肺及小肠接触病原微生物的机会较多,而这些病原微生物有可能激活内皮细胞上的TLRs,从而促使炎症反应,导致移植器官受损;而阻断TLRs就有可能延长皮肤移植的存或时间［24］。可见TLRs起着强化排斥反应的作用［25］。这可能是TLRs在器官移植中作为固有免疫及适应性免疫调节点的证据。

粘附分子是介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质相互接触和结合的一类分子［26、27］。在排斥反应中,首先选择素参与白细胞粘附于内皮细胞的起始阶段,可介导炎症起始过程中白细胞在内皮上的滚动,然后整合素家族稳定白细胞和血管内皮细胞粘附,由于ICAM、VCAM的配体是整合素,因此ICAM、VCAM、整合素共同参与白细胞和血管内皮细胞的牢固粘附过程,ICAM、VCAM还对白细胞活化粘附和渗出游走起了重要作用。排斥反应发生时,首先在内皮细胞的表面出现P选择素,随后活化的T细胞释放IL1、TNF等炎症因子激活内皮细胞,刺激E选择素的合成,募集白细胞到排斥反应的部位。在同种移植排斥反应的过程中,不仅需要CD4+ T细胞识别供体的MHCⅡ类抗原,还需要另一种种族特异性受体配体的相互作用,而后者由粘附分子所介导［28］。Inkinen等［28］指出,在肝移植排斥反应中,有多种细胞多种介质的参与。受体免疫细胞对于同种异体移植物的识别,必须依靠白细胞、内皮细胞所表达的粘附分子的相互作用。同种异体移植物内所产生的炎症因子IL1、IL6、TNFα、干扰素IFNr可增加粘附因子的分泌,因而能介导更多的非特异免疫细胞参与排斥反应。T淋巴细胞所表达的TCR对于识别移植器官的MHCⅡ类抗原起着很重要的作用。

趋化因子除了参与自身免疫性疾病、感染、肿瘤、血管畸形等疾病的发生,在移植免疫排斥反应中起着重要的作用［29、30］。白细胞活化后分泌INFγ,INFγ刺激的移植物内皮胞分泌CC,募集CCR7+ T细胞,发挥自身的抗原递呈作用,活化T细胞的CXCR而介导排斥反应,CXCR3-/-的小鼠可观察到移植器官的明显延长［31］。参与肾脏急性排斥反应的主要是CC类趋化因子,MCP1、RANTES、MIP1参与大鼠肾脏移植后发生的急性排斥反应,急性排斥反应过程中伴随MCP1、RANTES、MIP1的分泌增加,并有大量巨噬细胞和T细胞的浸润,而CXC类趋化因子未见明显变化。在人肾脏移植后发生的慢性排斥反应中,RANTES有显著增加,MCP1却无明显变化。说明MCP1、RANTES、MIP1与急性排斥反应有关,而慢性排斥反应中,RANTES起着很重要的作用。MCP1是CCR2的配体,CCR2可活化T细胞、单核细胞、B细胞,急性排斥反应主要是由于T细胞的激活。RANTES是CCR1、CCR3、CCR5的配体,RANTES可趋化巨噬细胞、T细胞、嗜碱性粒细胞等细胞,而这些细胞正是引起慢性排斥反应的主要细胞。据Mayer等［32］报道,在兔肾移植急性排斥反应中,CCR1 mRNA合成增加,而CCR3、CCR5的合成与慢性排斥反应有关,对CCR1的阻断可减小兔肾移植的损伤。该结果可能由于移植物种属的不同,参与排斥反应的趋化因子有所不同。但可以肯定的是参与肾脏排斥反应的趋化因子主要是CC类。CXCL11与心脏移植的急、慢性排斥反应有关。心脏移植发生排斥反应后,可观察到内皮细胞合成CXCL9 mRNA上升［33］。Moench等［33］发现,CC趋化因子及其受体在肝移植后的排斥反应中起着重要的作用。CC趋化因子受体具有多态性,其中CCR5delta32在一般状态下无功能,表达CCR5delta32的肾移植后的排斥反应发生率较低,然而表达CCR5delta32的肝移植后的排斥反应发生率较高,说明表达相同的CC受体的不同的器官移植后发生排斥反应的几率有所不一。这些现象反映趋化因子参与移植免疫排斥反应。

综上所述,内皮细胞由于它所具备的多种免疫功能,在移植排斥反应中起着极其复杂的作用。在排斥反应中,对其所具备的各种免疫功能作用点的进一步研究,有可能找到抑制移植排斥反应的靶点,并因此研制有效的药物对这些靶点进行有效的调控,从而提高移植器官的成活率。

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