獲得性免疫耐受

，彼得·梅達瓦去斯德哥爾摩參加學術會議，會上有人問了他一個類似腦筋急轉彎的問題：如何分清同卵雙生和異卵雙生的小牛？梅達瓦自信地回答：這還不簡單？！只要把一頭小牛的皮膚移植到另一頭小牛身上就可以了，發生排斥的就是異卵雙生。

會議結束後，那人邀請梅達瓦親自去農場做這個試驗，他欣然前往，當着那人的面做了這個試驗，結果卻讓他大吃一驚，所有的雙生小牛都沒有發生異體排斥現象，這其中還有一雄一雌的，肯定是異卵雙生。

面對挫折，梅達瓦沒有灰心喪氣。他堅信自己的理論是正確的，只不過這些小牛的免疫系統發生了一些變化而已。他回家想了很久，終於想出了一個絕妙的解釋：因為雙生小牛是在同一個子宮裏長大的，它們肯定在發育階段互相熟悉了對方，因此它們的免疫系統對來自對方的細胞產生了耐受性。

為了證明自己的假説，他把一種小鼠的細胞注射進另一種小鼠的子宮內，讓正在發育中的小鼠“認識”一下新朋友。然後等這隻小鼠出生後再把前者的皮膚移植到後者的身上。照理説，兩種完全不同的小鼠之間的皮膚移植肯定會引發異體排斥現象，可這一次卻沒有發生，兩者相安無事。梅達瓦把這一發現寫成論文發表，並把這一現象取名為 “獲得性免疫耐受”。

梅達瓦發現的這一奇妙現象其實沒有多少實用價值，但是他總結出的理論為異體器官移植打開了一扇大門，因為他首次證明免疫系統是可以被改變的，免疫耐受性是可以在後天“獲得”的。從此，那些致力於器官移植的醫生們終於感到有了奔頭。1960年，彼得·梅達瓦因為對免疫學做出的傑出貢獻而獲得了諾貝爾獎。

1963年，科羅拉多大學的研究報告就指出：腎同種異體移植排斥反應是高度可逆的，而非以前所認為的無法挽回。排斥反應的逆轉被認為是可變的獲得性耐受。丹佛移植中心在1962-1963年完成的46例親屬間同種異體腎移植中，9例受者的移植物有40年的功能。其中7例在完全停用免疫抑制劑後的7～40年內沒有發生排斥反應。仍有8例受者健在，其移植腎有功能的時間已經超過了42年，成為世界上生存時間最長的有功能移植物。

在肝移植受者中也發現了類似的現象。某些肝移植受者已經連續30年完全不使用免疫抑制劑。在日本，上述情況經常發生在供肝來源為父母，並且術後免疫抑制劑用量極低的移植受者中。事實上，在20世紀60年代所進行的一系列動物實驗中就發現了這種自發的免疫耐受現象。例如：在用不相關的遠系雜交狗作為供者和受者的實驗中，當移植後硫唑嘌呤治療限制在120 d時，長期或終生的肝臟移植物的存活比腎臟移植物更常見。利用雜種豬進行的肝移植證實有20%的受者不經過任何治療仍然獲得了移植肝的終身存活。近交系大鼠及小鼠肝移植受者中也出現了自發耐受。 ^[2] 

免疫抑制劑的臨牀應用在很大程度上促進了器官移植的發展。1962-1963年，丹佛移植中心採用硫唑嘌呤輔以強的松治療，使多數活體同種異體腎移植受者生存期超過了1年。這在移植史上無疑是一個里程碑。然而該免疫抑制方案以硫唑嘌呤為單一基礎用藥，僅僅在需要時才使用強的松，因此仍有15%的移植腎發生不可逆的排斥反應。為了解決這個問題，各移植中心從1964年開始在服用硫唑嘌呤的同時常規加用大劑量強的松。

環孢素a和他克莫司最初僅作為單一藥物應用於臨牀，在治療突發排斥反應時才臨時加用類固醇藥物。抗人淋巴細胞球蛋白在1966年首次使用時，通常只用於預處理，或在移植後作為強的松的替代品用於治療對激素耐受型的排斥反應。為了進一步降低排斥反應的發生率，多聯免疫抑制方案開始廣泛使用。上述藥物的劑量明顯加大以進行預防性的免疫抑制。

多聯免疫抑制方案的應用使得急性排斥反應的發生率顯著下降，幾乎不再成為影響移植物長期存活的主要因素，受者及移植物均獲得了較好的短期和中期的生存率。但也有諸多侷限性，慢性排斥反應和長期使用免疫抑制劑所帶來的毒副作用一度成為困擾人們的難題。特別需要指出的是，在早期的器官移植受者中常見的、可以完全停用免疫抑制劑的耐受現象幾乎再也見不到了。 ^[3] 

實質器官移植和骨髓移植之間的差異給學者們提出了兩個問題：（1）為什麼在看起來似乎違背了所有的免疫學原則的情況下，幾乎所有的實質器官移植卻是可行的。（2）實質器官植入與耐受之間究竟有什麼關係?這成了當時生物學上的兩個難題。導致這一困難的根本原因是實質器官植入無法用常見於小鼠移植耐受模型和臨牀骨髓移植中的供者白細胞嵌合機制來解釋。學者們紛紛就這一現象提出了一些潛在的可能機制。

免疫忽視：1968年，clyde barker與rupert billingham報道了將供者皮膚移植到受者的一塊除去了淋巴管但保留有血管蒂的皮瓣上，移植的皮膚沒有被排斥。這個簡單的實驗揭示，至少存在一種途徑可以使同種異體移植物逃避免疫反應。也就是説,宿主免疫系統不能識別沒有與宿主淋巴樣組織接觸的抗原。基於克隆耗竭清除的獲得性耐受假説的關鍵環節是：除非抗原與淋巴樣組織接觸，否則不能發生免疫激活。直到25年以後barker和billingham才真正證實了上述結論。這是因為在移植模型中阻止移動抗原（如白細胞）與宿主的淋巴樣器官接觸是非常困難的。

克隆耗竭清除：我們在1969年就提出假説，認為肝臟或其他任何器官移植成功的主要機制是克隆耗竭清除。我們還提出需要或不需要免疫抑制劑的同種異體移植物植入的延長是可變耐受的一種形式。即使上述假設都是正確的，但要使它們成為可信的，還有很多環節需要彌補。與免疫忽視一樣，克隆耗竭清除僅僅成為一個理論。直到20世紀90年代早期，它的存在和重要性才得以證實。 ^[3] 

1969年，有學者採用男性供肝的女性肝移植受者進行了染色體核型分析，發現移植100 d後，移植肝的肝細胞、膽管上皮細胞及血管內皮細胞仍保留供者的性別（男性），而大多數骨髓源性的過客白細胞則被受者（女性）細胞所替代。儘管這是一個重要的發現，但學者們仍認為這種白細胞嵌合現象僅存在於肝移植中。直到1992年，學者們才發現其他類型的器官移植受者體內也存在多譜系供者白細胞微嵌合現象。已經明確，實質器官移植和骨髓移植在本質上是一樣的，僅僅在供者和受者細胞比例上有所不同。

在上述兩種類型的移植受者中，存活的少量細胞羣顯然是移植術後前幾天經歷雙重免疫反應後倖存的造血祖細胞或多能幹細胞的後代。我們推測移植物的植入發生在共存的供者和受者相互反應導致彼此克隆耗竭和周圍克隆清除之後。白細胞的遷移分為兩個階段：第一階段，供者白細胞選擇性的遷移到發生免疫反應的宿主淋巴組織中；第二階段為1～3周後，此時細胞已經逃避了初次的免疫破壞並轉移到皮膚和其他非淋巴部位。第二階段通常在30～50 d後結束，最終可以達到不同程度的白細胞嵌合。

在此統一的耐受模式下，先前所討論的實質器官移植自發耐受模型中的器官植入可以很自然的與下列現象聯繫起來：1945年ray owen所觀察到同卵雙生牛自然耐受現象；從1953年開始billingham、brent和medawar等觀察到小鼠獲得性耐受現象；bob good觀察到異種共生模型等。 ^[3] 

無論是感染，還是任何一種移植，針對非細胞疾病性微生物和異體移植物的破壞性免疫總是相同的。在移植耐受和感染耐受假説中，正是這種高度特異的適應性免疫反應導致了異體移植物和感染病原體的耗竭和清除。在感染和移植模型中所得的研究結論被歸納為：抗原的遷移和分佈決定了針對感染、腫瘤、異種或異體移植物的免疫反應的發生。上述免疫反應的最終結果取決於進入宿主淋巴器官中可移動抗原的數量與在淋巴部位誘導的抗原特異性細胞毒性t淋巴細胞數量之間的平衡。其免疫反應結果為以下幾種情況。

不反應：如果病毒分佈於非淋巴部位，或通過淋巴外途徑進行擴散（如人乳頭狀瘤病毒），則不會誘導產生免疫反應（免疫忽略）。在移植領域也存在類似的情況，如將甲狀旁腺及其他內分泌組織移植於非淋巴部位，或將上述組織置於過濾小室內，只允許營養物質和激素分子通過，不允許供者和受者細胞通過。用於整個器官或造血淋巴增殖細胞移植的、純粹的或佔據優勢地位的免疫忽略仍然是一個難以實現的目標。

“完全攜帶者”狀態：如果病毒的快速擴散不能被病毒特異性t細胞反應所控制，那麼免疫反應會被耗竭和清除，最終導致疾病攜帶狀態。這種無症狀的“完全攜帶者”與出現近乎完全的淋巴造血細胞嵌合的理想骨髓移植受者很相似。

疾病控制與移植排斥：在多數感染實驗中，通常有足夠數量的病毒特異性細胞毒性t淋巴細胞被誘導出來。如果病毒被完全清除，那麼免疫反應就會停止並且不能產生t細胞記憶。這與器官移植物的排斥反應將移植物中散佈的遷移細胞完全清除的情形很相似。然而，這種將病毒完全清除的情況在感染模型中幾乎是見不到的。相反，通常少量的活性病毒會殘留在較少與宿主效應器結構相接觸的非淋巴部位中。殘留的病毒可以從這些部位週期性地遷移到宿主淋巴器官從而導致持續的病毒特異性免疫反應。這種持續進行的病毒特異的保護性免疫反應與器官移植失敗後殘留的微嵌合所導致的抗原呈遞狀態很相似。一旦在器官移植受者中建立了微嵌合，要想徹底清除供者淋巴細胞則是非常困難的。

持續的移動性抗原實際上是一把雙刃劍。在某些感染模型中，非淋巴部位與淋巴部位之間極少量的病毒遷移就可以維持最初誘導的耗竭清除狀態。因此無論在有無免疫抑制保護傘的情況下，耐受僅僅意味着移動性抗原超過了抗原反應性t細胞反應。儘管高水平的嵌合標誌着出現耐受的幾率會增加，但兩者之間並沒有一個可以換算的公式。因此白細胞嵌合是移植耐受的必要條件，但兩者並不等同。按照這種觀點，所有的實驗和臨牀移植所導致的結果都與感染結果類似。進而言之，所有免疫抑制依賴性或非依賴性的異體移植物長期存活，都與感染性疾病攜帶狀態相似。 ^[4] 

可移動抗原與抗原特異性t細胞之間的平衡控制着免疫反應的發生。這一簡單概念對臨牀治療有着重要的意義。通過免疫抑制下調同種t細胞反應將這種平衡向抗原的方向傾斜，是器官移植的基本手段。其所付出的代價就是機體喪失了對感染和惡性腫瘤的監控能力。

來自動物實驗模型的大量研究表明，通過增加輸入的供者白細胞數量可以改善移植物的存活情況。然而大量臨牀研究顯示聯合輸入供者白細胞的效果並不盡如人意。移植後過度的免疫抑制治療可能是導致該療法失敗的原因。事實上，世界廣泛應用於傳統器官移植的免疫抑制不利於誘導耐受。我們認為強力的免疫抑制大大降低了急性排斥反應的發生率，使得免疫耐受形成過程中所需要的供者白細胞驅動的克隆激活、耗竭和清除等環節不再存在。其結果就是術後前幾周有機會誘導耐受的惟一“窗口”被縮小。我們建議在所有傳統的和聯合白細胞移植的器官移植受者中，同時或部分採用下述兩種方法來避免上述不令人滿意的結果。 ^[4] 

在自發耐受的器官移植實驗模型中，不需要做任何治療。因為抗供者反應微弱到已經無需清除供者抗原，供者抗原已經被耗竭和清除。隨後這種清除耐受通過微嵌合來維持。在其他齧齒動物中，通過短時間的使用單一免疫抑制劑可以將普通的排斥反應轉變為終身耐受。然而在非近交系的人類中，組織相容性和其他因素使得難以預測該療法的效果。 ^[4] 

通過在供者抗原到達前降低機體免疫反應力的方式來清除抗供者反應是容易的，同時也是高度特異性的。在骨髓移植中通過術前進行破壞或清除細胞來進行受者預處理，但是存在移植物抗宿主病的風險。採用抗淋巴細胞免疫球蛋白或其他淋巴耗竭性抗體來進行受者預處理被認為是一種有效果、比較温和的方式，並且降低了發生移植物抗宿主病的風險。 ^[4]