Отторжение трансплантата происходит, когда пересаженная ткань отторгается иммунной системой реципиента , которая разрушает пересаженную ткань. Отторжение трансплантата можно уменьшить, определив молекулярное сходство между донором и реципиентом и используя иммунодепрессанты после трансплантации. [1]
Отторжение трансплантата можно разделить на три типа: сверхострое, острое и хроническое. [2] Эти типы различаются по тому, насколько быстро активируется иммунная система реципиента, а также по тому, какой конкретный аспект или аспекты иммунитета задействованы. [3]
Сверхострое отторжение — это форма отторжения, которая проявляется в течение нескольких минут или часов после трансплантации. [4] Оно вызвано наличием у реципиента уже существующих антител , которые распознают антигены в донорском органе. [5] Эти антигены расположены на эндотелиальной выстилке кровеносных сосудов в трансплантированном органе и, как только антитела связываются, приводят к быстрой активации системы комплемента . [ 6] Следует ожидать необратимого повреждения через тромбоз и последующий некроз трансплантата. [7] Ткань, оставшаяся имплантированной, не будет работать и может привести к высокой температуре и недомоганию, поскольку иммунная система действует против чужеродной ткани. [8]
Частота случаев отторжения трансплантата вследствие сверхострого отторжения значительно снизилась в результате улучшенного предтрансплантационного скрининга на наличие антител к тканям донора. [4] Хотя эти предварительно сформированные антитела могут быть результатом предыдущих трансплантаций, предыдущих переливаний крови или беременности, сверхострое отторжение чаще всего возникает из-за антител к антигенам группы крови ABO . [6] Следовательно, трансплантации между людьми с разными группами крови ABO, как правило, избегают, хотя их можно проводить у очень маленьких детей (обычно до 12 месяцев, но часто и в возрасте 24 месяцев) [9], у которых не полностью развита иммунная система. [10] Нехватка органов, а также заболеваемость и смертность, связанные с нахождением в листах ожидания трансплантации, также повысили интерес к ABO-несовместимой трансплантации у детей старшего возраста и взрослых. [11]
Острое отторжение — это категория отторжения, которая происходит в течение нескольких недель или месяцев, при этом большинство эпизодов происходит в течение первых 3 месяцев или 1 года после трансплантации. [6] [8] В отличие от сверхострого отторжения, считается, что острое отторжение возникает из-за двух различных иммунологических механизмов, когда лимфоциты , подгруппа белых кровяных клеток, начинают распознавать антигены на пересаженном органе/трансплантате. [12] Это распознавание происходит из-за главного комплекса гистосовместимости (MHC), который представляет собой белки на поверхности клетки, которые представляются рецептору Т-клеток, обнаруженному на Т-клетках . [13] У людей это известно как система человеческих лейкоцитарных антигенов (HLA) [13] , и было описано более 17 000 аллелей HLA или генетических вариантов, поэтому крайне редко бывает, чтобы у двух людей были идентичные аллели. [14] Существуют и другие не-HLA-белки, известные как второстепенные антигены гистосовместимости, но они, как правило, не способны вызывать острое отторжение сами по себе, если только множество не-HLA-белков не являются несоответствующими. [15] Таким образом, соответствие HLA (в дополнение к соответствию групп ABO) имеет решающее значение для предотвращения острого отторжения. [16]
Этот процесс распознавания Т-клетками может происходить напрямую или косвенно и приводить к острому клеточному и острому гуморальному отторжению соответственно. [6] Прямое аллораспознавание — это явление в трансплантационной иммунологии, при котором дендритные клетки , которые являются антигенпрезентирующими клетками организма (АПК), мигрируют из донорской ткани в лимфоидную ткань ( лимфоидные фолликулы и лимфатические узлы ) реципиента и представляют свои пептиды MHC лимфоцитам реципиента. [17] Для сравнения, непрямое аллораспознавание больше похоже на то, как иммунная система распознает чужеродные антигены. [18] Дендритные клетки реципиента сталкиваются с пептидами из донорской ткани, будь то в кровотоке, лимфоидной ткани или в самой донорской ткани. [18] Поскольку это не результат прямой презентации антигена, они не обязательно могут быть неповрежденными молекулами MHC, а вместо этого другие белки, которые считаются достаточно отличными от реципиента, могут вызывать ответ. [18] Этот процесс приводит к праймингу Т-клеток для ответа на пептиды вторично в дальнейшем. [2] Был описан третий полупрямой путь, в котором АПК реципиента представляют полностью неповрежденные MHC донора, [17] однако его относительный вклад в острое отторжение не так хорошо изучен. [15]
Острое клеточное отторжение происходит после прямого аллораспознавания несоответствующего донорского MHC цитотоксическими Т-клетками , которые начинают секретировать цитокины для привлечения большего количества лимфоцитов, а также для непосредственного вызова апоптоза или гибели клеток. [4] [6] Чем больше разница в MHC между донором и реципиентом, тем больше цитотоксических Т-клеток привлекается для повреждения трансплантата, [6] что можно увидеть с помощью биопсии при трансплантации солидных органов, при этом повышенная инфильтрация лимфоцитов указывает на более тяжелое острое клеточное отторжение. [15] Острое гуморальное отторжение — это процесс, который обычно инициируется непрямым аллораспознаванием, возникающим из вспомогательных Т-клеток реципиента . [6] Эти вспомогательные Т-клетки играют решающую роль в развитии В-клеток, которые могут создавать специфические для донора антитела. [4] Антитела откладываются в донорском трансплантате и приводят к активации каскада комплемента наряду с опосредованной антителами цитотоксичностью с нейтрофилами , типом белых кровяных клеток, отделенных от лимфоцитов, преимущественно инфильтрирующих ткани. [6]
За исключением генетически идентичных близнецов, острое отторжение следует ожидать в некоторой степени. [16] Показатели клинически значимого острого отторжения, которые могут поставить под угрозу трансплантат, значительно снизились с развитием иммуносупрессивных схем. Используя в качестве примера трансплантацию почек, показатели острого отторжения снизились с >50% в 1970-х годах до 10-20%. [19] Отдельные эпизоды острого отторжения, при своевременном лечении, не должны ставить под угрозу трансплантат; однако повторные эпизоды могут привести к хроническому отторжению. [16]
Хроническое отторжение — это коварная форма отторжения, которая приводит к разрушению трансплантата в течение месяцев, но чаще всего через годы после трансплантации тканей. [12] Механизм хронического отторжения еще не полностью изучен, но известно, что предшествующие эпизоды острого отторжения являются основным клиническим предиктором развития хронического отторжения. [6] В частности, заболеваемость увеличивается после тяжелого или постоянного острого отторжения, тогда как эпизоды острого отторжения с возвращением функции к исходному уровню не оказывают существенного влияния на выживаемость трансплантата. [20] [21] Хроническое отторжение обычно считается связанным либо с сосудистым повреждением, либо с паренхиматозным повреждением с последующим фиброзом. [22] Хотя точный вклад иммунной системы в эти процессы неизвестен, непрямой путь аллораспознавания и связанное с ним образование антител, по-видимому, особенно вовлечены. [6]
Хроническое отторжение имеет самые разные последствия для разных органов. Через 5 лет после трансплантации поражаются 80% трансплантатов легких, 60% трансплантатов сердца и 50% трансплантатов почек, в то время как трансплантаты печени поражаются только в 10% случаев. [20] Таким образом, хроническое отторжение объясняет долгосрочную заболеваемость у большинства реципиентов трансплантата легких, [23] [24] медиана выживаемости составляет примерно 4,7 года, что примерно вдвое меньше по сравнению с другими основными трансплантатами органов. [25] Обструкция воздушного потока, не приписываемая другим причинам, называется синдромом облитерирующего бронхиолита (BOS), что подтверждается постоянным снижением — три или более недель — объема форсированного выдоха (FEV1 ) по крайней мере на 20%. [26] Сначала отмечается инфильтрация лимфоцитами , за которой следует повреждение эпителиальных клеток , затем воспалительные поражения и набор фибробластов и миофибробластов , которые пролиферируют и секретируют белки, образуя рубцовую ткань. [27] Аналогичное явление можно наблюдать при трансплантации печени, когда фиброз приводит к желтухе, вторичной по отношению к разрушению желчных протоков в печени, также известному как синдром исчезающих желчных протоков. [28]
Одной из основных причин отторжения трансплантата является несоблюдение назначенных схем иммунодепрессантов. Это особенно касается подростков-реципиентов, [29] с показателями несоблюдения около 50% в некоторых случаях. [29]
Пилотное исследование, проведенное Майклом О. Киллианом, доктором философии из Университета штата Флорида, и доктором Дипанкаром Гуптой из Университета Флориды, опубликованное в апреле 2022 года в журнале Pediatric Transplantation [30], изучало приемлемость и осуществимость асинхронной терапии с непосредственным наблюдением для мобильного приложения здравоохранения среди подростков, перенесших трансплантацию сердца. Пациенты, участвовавшие в исследовании, использовали цифровую программу соблюдения режима приема лекарств emocha Health, которая включала асинхронные видеосообщения и сообщения в чате, которыми они обменивались с командой по уходу. Пациенты, завершившие исследование, достигли уровня соблюдения режима в 90,1%. Исследователи отметили, что для подтверждения первоначальных результатов необходимы дальнейшие рандомизированные испытания. Однако результаты оказались весьма многообещающими, учитывая, что существует мало вариантов поддержки приема лекарств у детей. [ необходима цитата ]
Диагностика острого отторжения основывается на клинических данных — признаках и симптомах пациента, но также требует лабораторных данных, таких как биопсия крови или даже ткани . Лаборант-патолог обычно ищет три основных гистологических признака: (1) инфильтрирующие Т-клетки , возможно, сопровождаемые инфильтрирующими эозинофилами , плазматическими клетками и нейтрофилами , особенно в контрольных соотношениях, (2) структурное нарушение анатомии ткани, варьирующееся в зависимости от типа трансплантированной ткани, и (3) повреждение кровеносных сосудов. Биопсия ткани, однако, ограничена ограничениями выборки и рисками/осложнениями инвазивной процедуры. [31] [32] [33] Клеточная магнитно-резонансная томография (МРТ) иммунных клеток, радиоактивно меченых in vivo, может — подобно профилированию экспрессии генов (GEP) — предложить неинвазивное тестирование. [34] [35]
Сверхострое отторжение проявляется остро и в течение нескольких минут, поэтому лечение немедленное: удаление ткани. Острое отторжение лечится одной или несколькими из немногих стратегий. Несмотря на лечение, отторжение остается основной причиной неудачи трансплантации. [36] Хроническое отторжение обычно считается необратимым и плохо поддается лечению — обычно показана только повторная трансплантация, если это осуществимо — хотя ингаляционный циклоспорин изучается для задержки или предотвращения хронического отторжения трансплантатов легких.
Можно применять короткий курс кортикостероидов в высоких дозах и повторять его. Тройная терапия добавляет ингибитор кальциневрина и антипролиферативный агент . Если ингибиторы кальциневрина или стероиды противопоказаны, используются ингибиторы mTOR .
Иммунодепрессанты :
Антитело, специфичное для отдельных иммунных компонентов, может быть добавлено к иммуносупрессивной терапии. Моноклональное антитело против Т-клеток OKT3 , которое когда-то использовалось для предотвращения отторжения и до сих пор иногда используется для лечения тяжелого острого отторжения, впало в немилость, поскольку оно обычно вызывает тяжелый синдром высвобождения цитокинов и позднее посттрансплантационное лимфопролиферативное расстройство . (OKT3 доступен в Соединенном Королевстве только для использования поименованным пациентом.)
Препараты антител :
Случаи, резистентные к иммуносупрессивной или антителотерапии, иногда лечат с помощью фотофереза или экстракорпоральной фотоиммунной терапии (ЭФТ) для удаления молекул антител, специфичных для пересаженной ткани.
Трансплантация костного мозга может заменить иммунную систему реципиента трансплантата на донорскую, и реципиент принимает новый орган без отторжения. Гемопоэтические стволовые клетки костного мозга — резервуар стволовых клеток, пополняющих истощенные клетки крови, включая белые кровяные клетки, формирующие иммунную систему — должны принадлежать человеку, который пожертвовал орган, или идентичному близнецу или клону . Однако существует риск реакции «трансплантат против хозяина» (GVHD), при которой зрелые лимфоциты, попадающие в костный мозг, распознают новые ткани хозяина как чужеродные и уничтожают их.
Генная терапия — еще один метод, который можно использовать. В этом методе гены, которые заставляют организм отторгать трансплантаты, будут деактивированы. Исследования все еще проводятся, и на сегодняшний день никакая генная терапия не используется для лечения пациентов. [37] [38] [39] Текущие исследования, как правило, сосредоточены [ требуется ссылка ] на Th1 и Th17, которые опосредуют отторжение аллотрансплантата через Т-клетки CD4 и CD8 . [40]