供受者异基因嵌合体诱导小肠移植免疫耐受及其形成机制的实验研究

Intestinal transplantation has increasingly become an effective option to manage irreversible intestinal failure. However, rejection and immunosuppression associated side effects are two major factors contributing to poor outcomes of small bowel transplantation. Induction of donor-specific transplant tolerance is the ultimate goal to solve above problems. Our previous study shows that transplant tolerance can be established in skin allograft via mixed chimerism following donor bone marrow infusion, while intestinal transplant tolerance is a huge challenge due to its strong allogeneic response. Our proposed studies are: 1) to establish stable and durable mixed chimerism via donor’s bone marrow infusion and to optimize induction strategies and clarify the relationship between chimerism levels and tolerance; 2) to induce intestinal transplant tolerance in mice via mixed chimerism and to define strategies toward inducing tolerance and its associated mechanisms; 3) to establish an intestinal transplant tolerance model in non-human primates and to define its mechanisms and safety of tolerance induction strategies. We anticipate that these studies will provide insights into mechanisms of intestinal transplant tolerance, and to further contribute to development of clinical strategies that improve long-term intestinal graft survival.

不可逆性肠功能衰竭是一类严重危害人类健康的重大疾病。小肠移植已逐渐成为治疗不可逆性肠功能衰竭的有效手段，但排斥反应和免疫抑制剂毒副作用仍然是造成远期疗效不理想的关键因素。诱导受者对供者小肠形成特异性免疫耐受是解决以上问题的根本措施。我们前期的研究发现，供受者异基因嵌合体能够诱导皮肤移植耐受，其形成与嵌合体水平密切相关。小肠是高免疫原性器官之一，诱导小肠移植耐受的途径和形成机制尚不明确。本课题拟利用动物小肠移植模型，通过：1）骨髓细胞移植建立供受者异基因嵌合体，优化移植耐受诱导方案，明确嵌合体水平与移植耐受的关系；2）以异基因嵌合体为基础，建立小鼠小肠移植耐受模型，探讨小肠移植耐受的形成途径和其产生的中枢和外周免疫调节机制；3）通过供受者嵌合体诱导灵长类动物小肠移植耐受，阐明其形成机制和技术研发的安全性。为进一步揭示小肠移植耐受的形成规律，提高临床小肠移植治疗水平提供理论依据和技术手段。

“终末期肠病”是消化系统的一大世界性难题，小肠移植是解决这一问题最理想和最有效方法。然而，移植后严重排斥反应和继发感染仍然是该技术的难点。诱导受者对供者小肠形成特异性免疫耐受是解决以上问题的根本措施。本课题利用小鼠小肠移植模型，1）通过骨髓细胞移植建立供受者异基因嵌合体，优化移植耐受诱导方案，明确嵌合体水平与移植耐受的关系; 2) 以异基因嵌合体为基础，建立小鼠小肠移植耐受模型，探讨移植耐受的形成途径和机制; 3)通过检测临床供受者嵌合体，进一步验证实验结果，阐明其机制和技术研发的安全性。实验表明，供者B10.A小肠移植到C57BL/6小鼠，未预处理对照组急性排斥反应时间6.5±1.2天，单独骨髓移植组延长到12.2±3.1天，骨髓移植+照射组21.5±4.3天，骨髓移植+照射+CTLA4Ig组存活时间23.5±4.7天，骨髓移植+照射+Tregs组26.5±5.3天。在骨髓移植小鼠，血清抗H-2aIgG抗体水平明显升高，小肠粘膜下补体沉积，体液免疫排斥反应可能是影响排斥反应的重要因素。CTLA4Ig未能阻止抗体产生，但供者Tregs输注能够抑制抗体分泌。移植术后Th1、Th2类细胞因子变化剧烈，Th1/Th2失衡可能与排斥反应相关。我们进一步探讨骨髓移植+照射预处理后，小肠移植GVHD发生及其防治措施。单纯照射组，供鼠H-2a阳性细胞嵌合率在2.5±1.4%，无GVHD证据；照射+骨髓移植组，H-2a阳性细胞嵌合率在21.3±14.2%，排斥反应和GVHD是移植失败的主要原因。去除T细胞骨髓移植和Tregs输注能够降低GVHD发生和严重程度，可能与炎症因子水平下降，TH1/TH2向抗抑炎的TH2倾斜有关。我们共动态检测16例活体部分小肠移植病人供受者嵌合体变化，探讨其与HLA抗体产生、排斥反应和临床预后关系。结果表明，在小肠移植术后供受者之间淋巴细胞相互迁移，长期生存的移植病人这种现象持续存在；供受者嵌合率高的病人，术后HLA抗体水平持续保持在低水平，而嵌合比率很低的病人，急慢性排斥反应的发生率明显增加，供体特异性抗体产生时间显著提前。结果表明，诱导供受者嵌合体建立可能是降低排斥反应，减少免疫抑制剂用量和相关毒副反应的重要方向，我们的工作为进一步揭示排斥反应的发病机制，探讨新的防治策略，提高小肠移植治疗水平提供理论依据和技术方法。