Тема работы: Трансплантация и отторжение. Реакция отторжения трансплантанта

Описание:

Распространенность операций по трансплантации тканей (органов) заметно увеличилась в клинической практике за последние два десятилетия.
Факторами, ограничивающими трансплантацию тканей, являются иммунологические реакции против пересаженных клеток и наличие соответствующих донорских органов. Не вызывает иммунологических реакций отторжения аутотрасплантация - трансплантация собственных тканей хозяина из одной части организма в другую (кожи, костей, вен), а также обмен тканями между генетически идентичными (монозиготными) близнецами (изотрансплантат), так как ткань воспринимается как “своя”. При пересадке бессосудистых трансплантатов (например, роговицы) реакция иммунологического отторжения не появляется, так как отсутствие кровообращения в трансплантате предотвращает контакт иммунных клеток с антигенами, а для развития иммунного ответа необходимо соприкосновение антигена с клетками иммунной системы. Трансплантация ткани между генетически разнородными людьми вызывает иммунологический ответ, который может вести к отторжению. Выраженность реакции отторжения увеличивается по мере роста генетических различий между донором и реципиентом. В настоящее время почти все органы пересаживаются от людей.

Симптомы:

Отторжения трансплантата имеет несколько форм: от быстротечной реакции, протекающей в течении нескольких минут после трансплантации, до медленных реакций, проявляющихся нарушением функций пересаженных тканей через несколько лет после трансплантации. Механизмы, вовлеченные в эти различные типы отторжения, также различны.
Острейшее отторжение
Острейшее отторжение - молниеносная реакция, протекающая в пределах нескольких минут после трансплантации и характеризующееся тяжелым некротическим васкулитом с ишемическим повреждением пересаженного органа. Накопление иммунных комплексов и активация комплемента в стенке вовлеченных сосудов могут определяться иммунологическими методами.
Острейшее отторжение вызывается присутствием в сыворотке реципиента высоких уровней предсуществующих антител против антигенов на пересаженных клетках. Реакция антител с антигенами вызывает иммунокомплексное (типа феномена Артюса) повреждение в сосудах трансплантата. После начала применения техники прямого определения совместимости тканей острейшее отторжение стало редкостью.
Острое отторжение
Острое отторжение наблюдается довольно часто и может протекать от нескольких дней до месяцев после трансплантации. Оно является острым потому, что даже если признаки отторжения появляются через несколько месяцев после трансплантации и быстро прогрессирует с момента его начала. Острое отторжение характеризуется некрозом клеток и нарушением функций органа (например, острый миокарда и при пересадке сердца). При остром отторжении участвуют и гуморальные, и клеточные механизмы. Иммунные комплексы депонируются в мелких сосудах трансплантата и вызывают острый васкулит, ведущий к ишемическим изменениям. Клеточное иммунное отторжение характеризуется некрозом паренхиматозных клеток и лимфоцитарной инфильтацией тканей. При пересадке почек острое отторжение проявляется в виде в результате некроза почечных канальцев с лимфоцитарной инфильтрацией интерстициальной ткани. Для предупреждения и лечения острого отторжения применяют иммуносупрессивные лекарствами, например, кортикостероиды (преднизолон) и циклоспорины, или антилимфоцитарную сыворотку, которая разрушает Т-клетки пациента.
Хроническое отторжение
Хроническое отторжение наблюдается в наибольшем количестве пересаженных тканей и вызывает прогрессирующее ухудшение функции органа в течении месяцев или лет. У пациентов часто имеются эпизоды острого отторжения, приостановленные иммуносупрессивной терапией. При хроническом отторжении активируется клеточный иммунитет (IV тип гиперчувствительности), что приводит к прогрессивному уничтожению паренхиматозных клеток. В пораженной ткани развивается фиброз с лимфоцитарной инфильтрацией. В некоторых случаях присутствие хронического васкулита указывает на параллельное воздействие антител. При лечение хронического отторжения пытаются достичь баланса между повреждением трансплантата и выраженностью токсического влияния иммуносупрессивных лекарств, которые обычно используются для предотвращения отторжения.

Причины возникновения:

При отторжении трансплантата играют a роль и гуморальные, и клеточные механизмы. Хотя отторжение трансплантата иногда рассматривают как проявление феномена гиперчувствительности, потому что происходит повреждение клеток, это - фактически нормальный иммунный ответ на чужеродные антигены.
Гуморальные механизмы.
Гуморальные механизмы опосредованы антителами, которые могут присутствовать в сыворотке реципиента перед трансплантацией или развиваться после пересадки чужеродной ткани. Предоперационное определение уже присутствующих антител против пересаженных клеток выполняется путем прямого определения совместимости тканей, которая выполняется in vitro постановкой реакции между клетками донора (лимфоцитами крови) и сывороткой реципиента. Гуморальные факторы повреждают пересаженную ткань путем реакций, которые эквивалентны реакциям гиперчувствительности II и III типов. Взаимодействие антител с антигеном на поверхности пересаженных клеток приводит к некрозу клеток, а накопление иммунных комплексов в кровеносных сосудах активирует комплемент, что приводит к развитию острого некротизирующего васкулита или хронического фиброза интимы с сужением сосудов. Иммуноглобулины и комплемент в таких препаратах можно обнаружить иммунологическими методами.
Клеточные механизмы
Клеточные механизмы отторжения вызывают T-лимфоциты, которые становятся сенсибилизированными к пересаженным антигенам. Эти лимфоциты вызывают повреждение клеток путем прямой цитотоксичности и путем секреции лимфокинов. Повреждение Т-клетками характеризуется некрозом паренхиматозных клеток, лимфоцитарной инфильтацией и фиброзом. Клеточные механизмы в процессе отторжения более важны, чем гуморальные.

Лечение:

Для лечения назначают:

Для подавления отторжения трансплантата применяют два принципиально различных подхода: создание специфической толерантности реципиента к трансплантату и применение средств, не специфически подавляющих иммунный ответ организма на чужеродные Аг.

Создание толерантности при трансплантации.

Этот подход имеет несомненное преимущество, поскольку не препятствует нормальному развитию иммунных реакций на другие, в первую очередь инфекционные, Аг. При развитии толерантности иммунный конфликт не развивается и происходит стойкое приживление трансплантата. В настоящее время подобные исследования не вышли за рамки эксперимента, а успехи клинической трансплантологии в первую очередь связаны с совершенствованием методов неспецифической иммунодепрессивной терапии.

Основа эффекта иммунодепрессантов - подавление метаболизма иммунокомпетентных клеток. Иммунодепрессанты часто оказывают цитостатическое действие и на клетки других тканей. Современный арсенал трансплантологии содержит химические и биологические иммунодепрессанты. В некоторых случаях, главным образом при пересадке костного мозга, их применение дополняют ионизирующим облучением. Возможно общее облучение в низких дозах, локальное облучение селезёнки и тимуса, облучение трансплантата, а также экстракорпоральное облучение крови и лимфы реципиента.

Стероидные гормоны (преднизолон, метилпреднизолон, дексаметазон) подавляют пролиферацию лимфоцитов в лимфатических узлах и селезёнке и уменьшают количество лимфоцитов в крови. Антиметаболиты включают аналоги пуриновых (например, имуран или азатиоприн) и пиримидиновых оснований (5-фторурацил, 5-бромоксипиридин и др.), антагонисты фолиевой кислоты (аметоптерин, метотрексат) и алкилирующие агенты.

Аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований. Пролиферация иммунокомпетентных клеток при антигенной стимуляции связана с синтезом в них нуклеиновых кислот. Ассимиляция клетками аналогов исходных продуктов синтеза нуклеиновых кислот (пуриновых и пиримидиновых оснований) приводит к блокаде этого процесса и угнетению пролиферации иммунокомпетентных клеток.

Антагонисты фолиевой кислоты блокируют редуктазу дегидрофолиевой кислоты и подавляют образование тетрагидрофолиевой кислоты, участвующей в биосинтезе пуринов.

Алкилирующие агенты, взаимодействуя с ДНК, блокируют деление клеток.

Антибиотики. Фармакологический эффект многих антибиотиков основан на подавлении синтеза РНК. Подобными свойствами обладают циклоспорин, актиномицины D и С, пуромицин, хлорамфеникол.

Вопросы к занятию.

1. Определение понятия трансплантация. Виды трансплантации в зависимости от генетической чужеродности антигена.

2. Иммунологическая характеристика трансплантата.

3. Основные механизмы трансплантационного иммунитета.

4. Характеристика прямого и непрямого механизмов распознавания Т-лимфоцитами МНС-молекул трансплантата в рамках клеточного адаптивного иммунного ответа.

5. Значение NK-клеток при распознавании трансплантата.

6. Гуморальный адаптивный иммунный ответ и нормальные антитела при отторжении трансплантата.

7. Иммунологические основы сверхострого, острого и отсроченного отторжения трансплантата.

8. Трансплантация костного мозга. Реакция «трансплантат против хозяина».

9. Иммунологическая толерантность, определение, классификации, механизмы формирования.

Трансплантационный иммунитет. Иммунологическая толерантность

Трансплантацией называют пересадку тканей или органов, хирургически изъятых из одного организма (донора), во внут­реннюю среду другого организма (реципиента).

Если транс­плантацию делают между генетически чужеродными организмами одного вида , то ее называют аллотрансплантацией , а антигены тканей - аллоа тигенами, реакцию иммунной системы - соответственно ответом на аллоантигены. Разных видов – ксеногенная. Пересадка от самого реципиента – аутотрансплантация. От генетически идентичных доноров (однояйцовые близнецы).

Наибольшую роль в отторжении трансплантата играют антигены МНС II класса, вызывающие преимущественно Т-кл иммунитет.

Трансплантации тканей - ятрогенное действие, не имею­щее естественных аналогов в природе. Тем не менее в меди­цинских целях трансплантацию производят не так уж редко.

Трансплантационный иммунитет.

С иммунологической точки зрения трансплантат содержит – собственный клетки органа донора с чужим МНСI (это чужеродный белок, который при слущивании, распознается дендритными клетками реципиента и рецептор, с которым СD8 лимфоциты реципиента могут взаимодействовать как с измененным своим) + дендритные клетки донора с чужим МНСI.

Трансплантационная реакция сочетает некоторые черты цитотоксической и воспалительной форм клеточного иммунного ответа. Она реализу­ется с участием как CD8 + , так и CD4 + Т-лимфоцитов. Первые являются основными эффекторными клетками, ответственными за гибель клеток трансплантата; вторые обеспечивают развитие иммунного воспаления, способствующего гибели пересаженной ткани через нарушение трофики и активацию факторов врожденного иммунитета.

Афферентное звено иммунного ответа на аллотрансплантат состоит из двух параллельных путей, приводящих к активации CD4 + и CD8 + Т-лим­фоцитов. Вовлечение в ответ CD4 + Т-клеток происходит за счет миграции из трансплантата в региональный лимфатический узел дендритных клеток. Известен феномен «клеток-пассажиров»: для того, чтобы аллогенный транс­плантат был распознан иммунной системой хозяина, в нем должны при­сутствовать клетки костномозгового происхождения, при искусственном вымывании которых трансплантат утрачивает иммуногенность.

Показано, что.Т-клетки могут распознавать молекулы МНС с помошью двух разных механизмов - прямого и непрямого, опосредованного через презентацию аутологичными АПК. В последнем случае презента­ция реализуется по классическому пути: молекула МНС вместе с другими молекулами аллогенных клеток поступает в дендритные клетки путем эндоцитоза, расщепляется в их эндосомах и включается в состав моле­кул МНС-II. Такой путь презентации обычно реализуется при активации CD4 + Т-лимфоцитов. В соответствии с основными закономерностями раз­вития иммунного ответа этот процесс реализуется в региональном лимфа­тическом узле, в который мигрируют из трансплантата содержащиеся в нем дендритные клетки («клетки-пассажиры»). Вероятно, именно они служат источником донорских молекул МНС.

Прямое распознавание МНС-антигенов чаще реализуется при актива­ции CD8 + Т-клеток. В этом случае TCR непосредственно взаимодействует с аллогенной молекулой МНС. Вероятно, источником антигенного сигнала служит клетка-пассажир - аллогенная дендритная клетка, которая сама представляет молекулу МНС класса I Т-лимфоциту реципиента. Полагают, что в этом процессе основную роль играет распознавание не антигенного пептида (вероятно, он вообще не имеет значения), а особенностей структу­ры молекулы МНС, отличающейся от МНС хозяина. Очевидно, аллогенная дендритная клетка, как и сингенная, поставляет костимулирующие сиг­налы.

Формирующиеся эффекторные Т-клетки обоих типов (Thl-клетки и цитототоксические Т-лимфоциты) поступают в циркуляцию и в результа­те экспрессии на их поверхности хемокиновых рецепторов, мигрируют в очаги воспаления, всегда сопутствующе­го трансплантации, и инициируют реакции, приводящие к отторжению ткани.

Наряду с этими антигенспецифическими клетками в трансплантат мигрируют естественные киллеры- обусловлено отсутствием на клетках мишенях сингенных моле­кул МНСI, а также воспалительные клетки, прежде всего макрофаги.

Цитотоксические клетки обоих типов осуществляют цитолиз по перфориновому и Fas-зависимому механизмам. Дополнительный вклад в отторжение аллотрансплантатов вносит IFNy , выделяемый цитотоксическими клетками обоих типов.

Еще П. Медавар показал, что гуморальные антитела не играют сущест­венной роли в отторжении аллотраснплантата. В некоторых ситуациях антитела даже препятствуют отторжению, защищая клетки транспланта­та от разрушительного действия Т-лимфоцитов. При повторной подсадке аллогенных тканей антитела, образующиеся в ходе иммунного ответа на аллоантигены, вносят вклад в реакцию отторжения. Они могут диффунди­ровать в трансплантат, формировать иммунные комплексы с мембранными антигенами его клеток, привлекая макрофаги и обусловливая их FcR-зави-симую активацию.

Нормальные антитела. При пересадке ксенотрансплантатов антитела могут играть ключевую роль в отторжении. Однако это не иммунные, а естественные антитела к а-гликановым гликаны) входят в состав мембранных гликопро-теинов клеток большинства животных, но отсутствуют у человека. В резуль­тате развивается быстрая реакция, сопровождающаяся спазмом сосудов, напоминающая реакцию secondset на аллотрансплантат.

Лимфоидная инфильтрация - одно из самых типичных морфологических проявлений трансплантационной реакции.

Отторжение трансплантата с клинической точки зрения бывает:

сверхострое - на операционном столе;

острое - в течение первых месяцев после пересадки;

отсроченное - через несколько лет после пересадки. Сверхострое отторжение происходит во время или вскоре после операции. При этом развивается окклюзия кровеносных сосудов, связывающих трансплантат с телом. Это случается, если организм реципиента уже был иммунизирован антиге­нами донора или антигенами, перекрестно реагирующими с антигенами донора, и у реципиента в крови есть достаточное количество антител к тканевым антигенам стенок сосудов или клеток крови донора. Эти антитела немедленно «садятся» на стенки сосудов трансплантата, активируют комплемент и си­стему коагуляции крови, что влечет за собой быстрый тром­боз сосудов и отключение органа.

Острое отторжение - это нормальный первичный иммун­ный ответ на трансплантат при отсутствии медикаментозной иммуносупрессии. В деструкцию трансплантата могут быть вов­лечены все известные эффекторные механизмы иммунного воспаления.

Отсроченное отторжение по механизмам аналогично ост­рому, но только в результате эффективной иммуносупрессии индукция иммунного ответа откладывается на несколько лет.

Трансплантация костного мозга. Реакция «трансплантат против хозяина»

Пересадки клеток костного мозга занимают обособленное место в прак­тике трансплантаций. Во-первых, их осуществляют в форме инфузий сус­пензий клеток, а не подсадки солидной ткани. Во-вторых, при пере­садке аллогенного костного мозга мобилизуются иммунные механизмы, отличные от таковых при трансплантации солидных органов. В-третьих, подобная трансплантация несет опасность иммунологической агрессии со стороны пересаженной ткани.

Трансплантация аллогенного костного мозга, содержащего Т-лимфоциты, может послужить основой для возникновения реакции «трансплантат против хозяина» (РТПХ).

Острая болезнь «трансплантат про­тив хозяина» развивается в течение 100 сут после облучения и пересадки костного мозга.

Чаще всего наблюдается поражение трех «мишеней» - кожи (эпидермиса), печени (эпителия желчных протоков, но не гепатоцитов) и пищеварительного тракта (слизистой оболочки). Проявлениями РТПХ в этом случае являются сыпь, желтуха, диарея, кишечные кровоизлияния. Массивное слущивание эпителия слизистой оболочки кишечника или обширные некро­тические процессы могут приводить к смертельному исходу.

Хроническая болезнь «трансплантат против хозяина» развивается позже 100 сут после подсадки костного мозга. Она проявляется фиброзом и атро-фическими процессами без некрозов. Поражаются те же эпителиальные ткани и органы, что и при острой форме болезни, а также легкие.

Общепринятый подход к профилактике болезни «трансплантат против хозяина» состоит в удалении Т-клеток из пересаживаемого костного мозга. Это действительно предотвращает развитие заболевания, но при этом ухуд­шается приживление трансплантируемых клеток в костном мозгу реципи­ента.

В тактике клинической трансплантации решающую роль играют две процедуры - подбор доноров трансплантатов и иммуносупрессия.

Обычный материал для пересадок - органы, полученные непосредст­венно после смерти (чаще всего при несчастных случаях) или криоконсер-вированные органы. Существуют межнациональные банки органов, и при необходимости пересадки на основании анализа баз данных подбирают донора с максимальной совместимостью. При этом учитывают антигены полиморфных локусов HLA - DRB , DQA , DQB , DPA , DPB , А, В, С. Решающее значение для успеха трансплантации имеет совместимость по генам HLA класса II, особенно DRB . Среди продуктов генов HLA класса I наибольшее значение имеют антигены HLA - B . Показано, что при полной совместимости по генам DR и В и адекватной иммуносупрессии приживление донорской почки в течение года происходит в 90% случаев, тогда как при максималь­ной несовместимости по этим генам (различия по 4 аллелям) и такой же супрессивной терапии - в 70% случаев

Переливание крови

Особым вариант пересадки аллогенных тканей - переливание крови. Эта процедура получила широкое применение в медицинской практике после открытия К. Ландштейнером (К. Landsteiner ) в 1900 г. групп крови - первых установленных систем антигенного полиморфизма у человека.

Эритроциты не имеют МНСI.

Особенность системы аллоантигенов, важная при переливании крови, состоит в уже упомянутом наличии в сыворотке крови людей естественных антител к отсутствующим антигенам - А и В при I группе крови В при II группе крови и А при III группе крови; при IV группе крови естественные антитела отсутствуют. Эти антитела относятся к изотипу IgM. Вероятно, они являются продуктами В1-клеток. Антигрупповые антитела называют изоаглютининами и обозначают гре­ческими буквами, соответствующими латинским обозначениям антигенов, которые они распознают, например изоаглютинин а - это анти-А-анти-тела. Реакцию аглютинации используют для определения групп крови. В присутствии комплемента антигрупповые антитела вызывают лизис анти-генположительных эритроцитов.

Таким образом, наличие у реципиента предсуществующих антител к антигенам донора приводит к лизису перелитых эритроцитов и фор­мированию иммунных комплексов, содержащих антитела и фрагменты мембраны эритроцитов.

Поскольку количество вводимой крови, как правило, значительно меньше ее обще­го объема у реципиента, ее аглютинирующая способность, как правило, нивелируется. Именно поэтому наличие в переливаемой крови антител к эритроцитарным антигенам хозяина обычно не вызывает патологичес­ких последствий. Раньше на этом основании формулировали правила переливания крови, в соответствии с которыми лиц с I группой крови рассматривали как универсальных доноров, а лиц с IV группой - как универсальных реципиентов. В настоящее время общепринята практика, допускающая переливание крови только при полной совместимости доно­ра и реципиента по антигенам системы АВО.

Наиболее защищенным от иммунной атаки «трансплантатом» является плод в матке беременной женщины.

Явление, противоположное иммунному ответу и иммунологической памяти. Проявляется она отсутствием специфического продуктивного иммунного ответа организма на антиген в связи с неспособностью его распознавания.

В отличие от иммуносупрессии имму нологическая толерантность предполагает изначальную ареактивность иммунокомпе тентных клеток к определенному антигену.

Иммунологическую толерантность вызывают антигены, которые получили название толерогены. Ими могут быть практически все вещества, однако наибольшей толерогеннос тью обладают полисахариды.

Иммунологическая толерантность быва­ет:

врожденной

приобретенной.

Примером врожденной толерантности является отсутствие редакции иммунной системы на свои собственные антигены.

Приобретенную толе ран тность можно создать, вводя в организм вещества, подавляющие иммунитет (иммунодепрессанты), или же путем введения антигена в эмбриональном периоде или в первые дни после рождения индивидуума.

Приобретенная толерантность может быть:

активной

пассив­ной.

Активная толерантность создается пу­тем введения в организм толерогена, который формирует специфическую толерантность.

Пассивную толерантность можно вызвать веществами, тормозящими биосинтетическую или пролиферативную активность иммунокомпетентных клеток (антилимфоцитарная сыворотка, цитостатики и пр.).

Иммунологическая толерантность отличает ся специфичностью - она направлена к строго определенным антигенам.

По степени рас­ пространенности различают:

поливалентную

расщепленную толерантность.

Поливалентная толерантность возникает одновременно на все антигенные детерминанты, входящие в состав конкретного антигена.

Для расщепленной, или моновалентной , толерантности характер­на избирательная невосприимчивость каких-то отдельных антигенных детерминант.

Степень проявления иммунологической толе­рантности существенно зависит от ряда свойств макроорганизмаитолерогена. Так, на проявление толерантности влияет:

1. состояние иммунореактивности организма.

Иммунологическую толерантность легче индуцировать в эмбрио­нальном периоде развития и в первые дни после рождения, лучше всего она проявляется у жи­вотных со сниженной иммунореактивностью и с определенным генотипом.

Из особенностей антигена, которые опреде­ляют успешность индукции иммунологичес­кой толерантности, нужно отметить степень его чужеродности для организма и природу, дозу препарата и продолжительность воздейс­твия антигена на организм. Наибольшей толе рогенностью обладают наименее чужеродные по отношению к организму антигены, имею­щие малую молекулярную массу и высокую гомогенность. Легче всего формируется то­лерантность на тимуснезависимые антигены, например, бактериальные полисахариды.

Важное значение в индукции иммуноло­ гической толерантности имеют:

доза анти­гена

продолжительность его воздействия.

Различают толерантность:

высокодозовую

низкодозовую

Высокодозовую толерантность вызывают введением больших количеств вы­сококонцентрированного антигена. При этом наблюдается прямая зависимость между до­зой вещества и производимым им эффек­том.

Низкодозовая толерантность , наоборот, вызывается очень малым количеством вы­сокогомогенного молекулярного антигена. Соотношение «доза-эффект» в этом случае имеет обратную зависимость.

В эксперименте толерантность возникает че­рез несколько дней, а иногда часов после вве­дения толерогена и, как правило, проявляется в течение всего времени, пока он циркулирует в организме. Эффект ослабевает или прекра­щается с удалением из организма толерогена. Обычно иммунологическая толерантность на­блюдается непродолжительный срок - всего несколько дней. Для ее пролонгирования необ­ходимы повторные инъекции препарата.

Механизмы толерантности многообразны и до конца не расшифрованы. Известно, что ее основу составляют нормальные процессы регуляции иммунной системы.

Выделяют три наиболее вероятные причины развития имму­ нологической толерантности:

1. Элиминация из организма антигенспецифических клонов лимфоцитов.

Блокада биологической активности иммунокомпетентных клеток.

Быстрая нейтрализация антигена антителами.

Элиминации, или делеции подвергают­ся, как правило, клоны аутореактивных Т- и В-лимфоцитов на ранних стадиях их онтоге­неза. Активация антигенспецифического ре­цептора (TCR или BCR) незрелого лимфоци­та индуцирует в нем апоптоз. Этот феномен, обеспечивающий в организме ареактивность к аутоантигенам, получил название централь­ ной толерантности .

Основная роль в блокаде биологической ак­тивности иммунокомпетентных клеток прина­длежит иммуноцитокинам. Воздействуя на соот­ветствующие рецепторы, они способны вызвать ряд «негативных» эффектов. Например, проли­ферацию Т- и В-лимфоцитов активно тормо­зит 3-ТФР. Дифференцировку ТО-хелпера в Т1 можно заблокировать при помощи ИЛ-4, -13, а в Т2-хелпер - у-ИФН. Биологическая активность макрофагов ингибируется продуктами Т2-хелпе-ров (ИЛ-4, -10, -13, (3-ТФР и др.).

Биосинтез в В-лимфоците и его превраще­ние в плазмоцит подавляется IgG. Быстрая инактивация молекул антигена антителами предотвращает их связывание с рецепторами иммунокомпетентных клеток - элиминиру­ется специфический активирующий фактор.

Возможен адаптивный перенос иммуноло­гической толерантности интактному живот­ному путем введения ему иммунокомпетент­ных клеток, взятых от донора. Толерантность можно также искусственно отменить :

Для этого необходимо активировать иммунную систему адъювантами, интерлейкинами или переключить направленность ее реакции им­мунизацией модифицированными антиге­нами.

Другой путь - удалить из организма толероген , сделав инъекцию специфических антител или проведя иммуносорбцию.

Феномен иммунологической толерантнос­ти имеет большое практическое значение. Он используется для решения многих важных проблем медицины, таких как пересадка ор­ганов и тканей, подавление аутоиммунных реакций, лечение аллергий и других патоло­гических состояний, связанных с агрессив­ным поведением иммунной системы.

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.

Вопросы к занятию.

1. Определение понятия трансплантация. Виды трансплантации в зависимости от генетической чужеродности антигена.

2. Иммунологическая характеристика трансплантата.

3. Основные механизмы трансплантационного иммунитета.

4. Характеристика прямого и непрямого механизмов распознавания Т-лимфоцитами МНС-молекул трансплантата в рамках клеточного адаптивного иммунного ответа.

5. Значение NK-клеток при распознавании трансплантата.

6. Гуморальный адаптивный иммунный ответ и нормальные антитела при отторжении трансплантата.

7. Иммунологические основы сверхострого, острого и отсроченного отторжения трансплантата.

8. Трансплантация костного мозга. Реакция «трансплантат против хозяина».

9. Иммунологическая толерантность, определение, классификации, механизмы формирования.

Трансплантацией называют пересадку тканей или органов, хирургически изъятых из одного организма (донора), во внут-реннюю среду другого организма (реципиента).

С иммунологической точки зрения трансплантат содержит - собственный клетки органа донора с чужим МНСI (это чужеродный белок , который при слущивании, распознается дендритными клетками реципиента и рецептор, с которым СD8 лимфоциты реципиента могут взаимодействовать как с измененным своим) + дендритные клетки донора с чужим МНСI.

Трансплантационная реакция сочетает некоторые черты цитотоксической и воспалительной форм клеточного иммунного ответа . Она реализу-ется с участием как CD8 + , так и CD4 + Т-лимфоцитов. Первые являются основными эффекторными клетками, ответственными за гибель клеток трансплантата; вторые обеспечивают развитие иммунного воспаления, способствующего гибели пересаженной ткани через нарушение трофики и активацию факторов врожденного иммунитета.

Афферентное звено иммунного ответа на аллотрансплантат состоит из двух параллельных путей, приводящих к активации CD4 + и CD8 + Т-лим-фоцитов. Вовлечение в ответ CD4 + Т-клеток происходит за счет миграции из трансплантата в региональный лимфатический узел дендритных клеток. Известен феномен «клеток-пассажиров»: для того, чтобы аллогенный транс-плантат был распознан иммунной системой хозяина, в нем должны при-сутствовать клетки костномозгового происхождения, при искусственном вымывании которых трансплантат утрачивает иммуногенность.

Показано, что.Т-клетки могут распознавать молекулы МНС с помошью двух разных механизмов — прямого и непрямого, опосредованного через презентацию аутологичными АПК. В последнем случае презента-ция реализуется по классическому пути: молекула МНС вместе с другими молекулами аллогенных клеток поступает в дендритные клетки путем эндоцитоза, расщепляется в их эндосомах и включается в состав моле-кул МНС-II. Такой путь презентации обычно реализуется при активации CD4 + Т-лимфоцитов. В соответствии с основными закономерностями раз-вития иммунного ответа этот процесс реализуется в региональном лимфа-тическом узле , в который мигрируют из трансплантата содержащиеся в нем дендритные клетки («клетки-пассажиры»). Вероятно, именно они служат источником донорских молекул МНС.

Прямое распознавание МНС-антигенов чаще реализуется при актива-ции CD8 + Т-клеток. В этом случае TCR непосредственно взаимодействует с аллогенной молекулой МНС. Вероятно, источником антигенного сигнала служит клетка-пассажир — аллогенная дендритная клетка, которая сама представляет молекулу МНС класса I Т-лимфоциту реципиента. Полагают, что в этом процессе основную роль играет распознавание не антигенного пептида (вероятно, он вообще не имеет значения), а особенностей структу-ры молекулы МНС, отличающейся от МНС хозяина. Очевидно, аллогенная дендритная клетка, как и сингенная, поставляет костимулирующие сиг-налы.

Формирующиеся эффекторные Т-клетки обоих типов (Thl-клетки и цитототоксические Т-лимфоциты) поступают в циркуляцию и в результа-те экспрессии на их поверхности хемокиновых рецепторов, мигрируют в очаги воспаления, всегда сопутствующе-го трансплантации, и инициируют реакции, приводящие к отторжению ткани.

Наряду с этими антигенспецифическими клетками в трансплантат мигрируют естественные киллеры- обусловлено отсутствием на клетках мишенях сингенных моле-кул МНСI, а также воспалительные клетки, прежде всего макрофаги.

Цитотоксические клетки обоих типов осуществляют цитолиз по перфориновому и Fas-зависимому механизмам. Дополнительный вклад в отторжение аллотрансплантатов вносит IFNy, выделяемый цитотоксическими клетками обоих типов.

Еще П. Медавар показал, что гуморальные антитела не играют сущест-венной роли в отторжении аллотраснплантата. В некоторых ситуациях антитела даже препятствуют отторжению, защищая клетки транспланта-та от разрушительного действия Т-лимфоцитов. При повторной подсадке аллогенных тканей антитела, образующиеся в ходе иммунного ответа на аллоантигены, вносят вклад в реакцию отторжения. Они могут диффунди-ровать в трансплантат, формировать иммунные комплексы с мембранными антигенами его клеток, привлекая макрофаги и обусловливая их FcR-зави-симую активацию.

Нормальные антитела. При пересадке ксенотрансплантатов антитела могут играть ключевую роль в отторжении. Однако это не иммунные, а естественные антитела к а-гликановым гликаны) входят в состав мембранных гликопро-теинов клеток большинства животных, но отсутствуют у человека. В резуль-тате развивается быстрая реакция, сопровождающаяся спазмом сосудов, напоминающая реакцию secondset на аллотрансплантат.

Лимфоидная инфильтрация — одно из самых типичных морфологических проявлений трансплантационной реакции.

Отторжение трансплантата с клинической точки зрения бывает:

1) сверхострое — на операционном столе;

2) острое — в течение первых месяцев после пересадки;

3) отсроченное — через несколько лет после пересадки.
Сверхострое отторжение происходит во время или вскоре после операции. При этом развивается окклюзия кровеносных сосудов, связывающих трансплантат с телом. Это случается, если организм реципиента уже был иммунизирован антиге-нами донора или антигенами, перекрестно реагирующими с антигенами донора, и у реципиента в крови есть достаточное количество антител к тканевым антигенам стенок сосудов или клеток крови донора. Эти антитела немедленно «садятся» на стенки сосудов трансплантата, активируют комплемент и си-стему коагуляции крови, что влечет за собой быстрый тром-боз сосудов и отключение органа.

Обычный материал для пересадок — органы, полученные непосредст-венно после смерти (чаще всего при несчастных случаях) или криоконсер-вированные органы. Существуют межнациональные банки органов, и при необходимости пересадки на основании анализа баз данных подбирают донора с максимальной совместимостью. При этом учитывают антигены полиморфных локусов HLA - DRB, DQA, DQB, DPA, DPB, А, В, С. Решающее значение для успеха трансплантации имеет совместимость по генам HLA класса II, особенно DRB. Среди продуктов генов HLA класса I наибольшее значение имеют антигены HLA-B. Показано, что при полной совместимости по генам DR и В и адекватной иммуносупрессии приживление донорской почки в течение года происходит в 90% случаев, тогда как при максималь-ной несовместимости по этим генам (различия по 4 аллелям) и такой же супрессивной терапии — в 70% случаев

Переливание крови

Особым вариант пересадки аллогенных тканей — переливание крови . Эта процедура получила широкое применение в медицинской практике после открытия К. Ландштейнером (К. Landsteiner) в 1900 г. групп крови — первых установленных систем антигенного полиморфизма у человека.

Эритроциты не имеют МНСI.

Особенность системы аллоантигенов, важная при переливании крови , состоит в уже упомянутом наличии в сыворотке крови людей естественных антител к отсутствующим антигенам - А и В при I группе крови В при II группе крови и А при III группе крови; при IV группе крови естественные антитела отсутствуют. Эти антитела относятся к изотипу IgM. Вероятно, они являются продуктами В1-клеток. Антигрупповые антитела называют изоаглютининами и обозначают гре-ческими буквами, соответствующими латинским обозначениям антигенов, которые они распознают, например изоаглютинин а — это анти-А-анти-тела. Реакцию аглютинации используют для определения групп крови. В присутствии комплемента антигрупповые антитела вызывают лизис анти-генположительных эритроцитов .

Таким образом, наличие у реципиента предсуществующих антител к антигенам донора приводит к лизису перелитых эритроцитов и фор-мированию иммунных комплексов, содержащих антитела и фрагменты мембраны эритроцитов.

Поскольку количество вводимой крови, как правило, значительно меньше ее обще-го объема у реципиента, ее аглютинирующая способность , как правило, нивелируется. Именно поэтому наличие в переливаемой крови антител к эритроцитарным антигенам хозяина обычно не вызывает патологичес-ких последствий. Раньше на этом основании формулировали правила переливания крови, в соответствии с которыми лиц с I группой крови рассматривали как универсальных доноров, а лиц с IV группой — как универсальных реципиентов. В настоящее время общепринята практика, допускающая переливание крови только при полной совместимости доно-ра и реципиента по антигенам системы АВО.

Наиболее защищенным от иммунной атаки «трансплантатом» является плод в матке беременной женщины.

Иммунологическая толерантность — явление, противоположное иммунному ответу и иммунологической памяти. Проявляется она отсутствием специфического продуктивного иммунного ответа организма на антиген в связи с неспособностью его распознавания.

Как указывалось выше, аллотрансплантат, наделенный чужеродными антигенными структурами, инициирует у реципиента иммунный ответ. В результате этого развивается реакция отторжения, которая в клинике именуется кризом отторжения.

Согласно клинической картине криза отторжения была предложена его классификация, которой соответствуют определенные иммунологические особенности.

Различают отторжение:

• сверхострое, которое развивается немедленно после подключения трансплантата к кровотоку реципиента;
• острое, развивающееся в течение первых трех недель после трансплантации;
• хроническое, наблюдающееся через несколько месяцев либо лет.

Механизм сверхострого отторжения обусловлен пресенсибилизацией реципиента к антигенам системы HLA донора, т. е. связан с наличием у реципиента предсуществующих антител. Как уже отмечалось, материальным субстратом пресенсибилизации являются антигены системы HLA, которые индуцируют у реципиента гуморальный иммунный ответ еще до трансплантации вследствие гемотрансфузий, беременности либо лечения программным гемодиализом. Функция аллогенной почки (выделение мочи) при немедленном кризе отторжения прекращается в первые минуты или часы после пересадки. Доказательством того, что предсуществующие антитела являются причиной сверхострого криза отторжения, есть факт их исчезновения из периферического кровообращения реципиента сразу же после подключения трансплантата к кровотоку. Эти антитела фиксируются в пересаженной почке, о чем свидетельствуют результаты иммунофлюорес-ценции и электронной микроскопии.

При сверхостром кризе отторжения предсуществующие антитела повреждают трансплантат либо вследствие их непосредственного влияния, прежде всего на эндотелий капилляров почечного клубочка по механизму комплементзависимого лизиса, либо в связи с развитием иммунного воспаления при участии системы комплемента, сопровождающегося гемокоагуляционными нарушениями. При этом комплекс антиген – антитело, который образуется при фиксации антител на антигенных детерминантах клеток аллогенной почки, активирует комплемент, результатом чего является агрессивное действие по отношению к клеткам капилляров почечных клубочков. Развивается иммунное воспаление, которое включает механизмы гемокоагуляции, что приводит к отложению фибрина и образованию тромбов в сосудах трансплантата. Нарушение кровотока в трансплантате приводит к отторжению – конечному результату иммунного конфликта.

Механизм острого отторжения. В патогенезе острого криза отторжения, возникающего вследствие недостаточной иммуносупрессивной терапии, основная роль принадлежит клеточному звену иммунитета, хотя категорически отрицать участие гуморальных реакций нельзя. Патогенез острого криза отторжения основан на принципе иммунологического распознавания “чужого”. Начальный этап этого механизма – стадия распознавания чужеродного антигена, а конечный – взаимодействие клетки-эффектора, в данном случае, CD8+ Т-клетки (сенсибилизированного цитотоксического лимфоцита), с клеткой-мишенью и осуществление киллингового эффекта.

Иммунологическое распознавание антигена системы HLA донора происходит двумя путями: прямым и непрямым. Прямое распознавание основано на том, что антигены донора в виде пептидов представляются для распознавания Т-лимфоцитам реципиента антигенпредставлятощими клетками самого донора. Как правило, ими являются так называемые “лейкоциты-пассажиры”, имеющие фенотип дендритических клеток. Это лейкоциты, которые остались в донорской почке после ее изъятия из организма донора. Последние, как известно, несут молекулы HLA и I и II класса. Таким образом, создаются условия для стимуляции как Т-хелперов (CD4+ клеток), так и Т-киллеров (CD8+ клеток) лимфоцитов реципиента. Распознавание пептидов, представленных молекулами HLA II класса антигенпредставляющих клеток донора, осуществляется антигенраспознающим рецептором Т-хелпера реципиента. Распознавание донорских антигенов, представленных молекулами HLA 1 класса, экспрессированных на лимфоцитах-пассажирах, осуществляется антигенраспознающим рецептором Т-киллеров (CD8+ клеток) реципиента. Стимуляция этих лимфоцитов реципиента инициирует созревание специфических Т-клеток, т. е. клеточный иммунный ответ с реализацией острого криза отторжения на 1-й неделе после пересадки. Стимуляция Т-лимфоцитов-хелперов реципиента способствует развитию как клеточного, так и гуморального иммунного ответа. Таким образом, прямое распознавание донорских антигенов основано на том, что антигенраспознающим Т-лимфоцитам реципиента “предлагаются” уже готовые антигенные детерминанты донора донорскими же антигенпредставляющими клетками. На схеме 13 схематически изображены механизмы, участвующие в отторжении аллотрансплантата при его прямом распознавании.

Непрямое распознавание антигенов донора основано на общебиологическом принципе: процессинг донорских антигенов и презентация пептидов осуществляются антигенпредставляющими клетками реципиента. В данном случае также инициируется как клеточный, так и гуморальный ответ на антигены донора, однако иммунная реакция развивается более медленно и острый криз отторжения наблюдается на 2-й, либо на 3-й неделе после пересадки.

Чрезвычайно важным является тот факт, что в зависимости от типа стимулированных Т-хелперов инициируется либо клеточный, либо гуморальный иммунный ответ. Как уже упоминалось, существует два типа хелперов, Первые (Т-хелперы 1-го типа) помогают предшественникам Т-лимфоцитов-киллеров дифференцироваться в сенсибилизированные Т-лимфоциты, а вторые (Т-хелперы 2-го типа) помогают В-клеткам дифференцироваться в плазмоциты. Данные морфологических исследований свидетельствуют, о том, что острый криз отторжения является результатом стимуляции, в основном, Т-хелперов 1-го типа, поскольку отторжение сопровождается клеточной иммунной реакцией.

Так, в отторгнутых в результате острого криза отторжения почках имеются клеточные инфильтраты, которые сначала носят очаговый характер и представлены мононуклеарами (лимфоциты, клетки плазмоцитарного ряда). Затем наступает тотальная инфильтрация в основном зрелыми лимфоцитами. Дальнейшая инфильтрация макрофагами, сегментоядерными клетками, свидетельствует о завершении процесса отторжения, о финале иммунного конфликта.

Механизм хронического отторжения. Развитие хронического отторжения трансплантата возможно через несколько месяцев или даже лет после пересадки аллогенного органа, чаще всего вследствие недостаточной иммунодепрессивной терапии. В патогенезе хронического отторжения трансплантата в основном принимают участие гуморальные антитела к антигенам системы HLA донора. Наблюдается корреляция между уровнем гуморальных антител и развитием изменений сосудов с их облитерацией. В отличие от острого криза отторжения, для которого характерна интенсивная клеточная инфильтрация трансплантата, при хроническом отторжении она выражена слабо, а в инфильтрате превалируют плазмоциты и наблюдается фиброз интерстициальной ткани. От сверхострого хроническое отторжение трансплантата отличается отсутствием фибриновых тромбов в сосудах, несмотря на наличие антител. Объясняется это тем, что концентрация антител недостаточна для развития острой иммунной воспалительной реакции с образованием массивных фибриновых тромбов, как при сверхостром отторжении. Однако увеличение экскреции с мочой продуктов распада фибрина/фибриногена свидетельствует о том, что фибрин все же образуется, но сразу лизируется. Поэтому для хронического отторжения трансплантата характерно постепенное повреждение и облитерация просвета сосудов – артерий и артериол, а также клубочковых и канальцевых капилляров. Вялое течение хронического отторжения трансплантата и постепенное поражение сосудов сопровождается ухудшением функции трансплантата и замещением фиброзной тканью паренхимы почки.

Кроме трансплантационных антигенов главного комплекса гистосовместимости существуют также минорные антигены гистосовместимости. Они представляют собой аллельные варианты белков и кодируются функциональными генами, локализирующимися вне HLA-региона.

При хорошей совместимости донора и реципиента отторжение может наступить из-за несовместимости по минорным антигенам, поскольку аллельные варианты белков являются источником эндогенных пептидов, которые могут презентироваться молекулами ГКГ I класса и распознаются СД8+ Т-лимфоцитами киллерами реципиента, приводя к реакции отторжения.