肺移植后OB的发病机制研究进展

肺移植后OB的发病机制研究进展

曹浩范慧敏刘中民（同济大学附属东方医院胸心外科

【中图分类号】R655.3【文献标识码】B【文章编号】1672-5085(2009)20-0239-03

【摘要】肺移植的长期成功率受到慢性移植物功能障碍的限制，而慢性移植物功能障碍主要原因是闭塞性细支气管炎(obliterativebronchiolitis，OB)。OB的机制涉及免疫介导通路（免疫排斥，同种异体免疫机制）和非免疫介导通路（感染、误吸、缺血、原发移植物功能障碍），最终导致纤维增生反应。深入研究OB的机制将为进一步探索OB的治疗方案开辟新的思路。

【关键词】肺移植纤维化慢性排斥修复再生

ProgressinStudiesonpathogenesisofOBafterLungTransplantation

HaoCao,HuiminFan,ZhongminLiu.Dept.ofCardio-ThoracicSurgery,TheEastHospitalaffiliatedtoTongjiUniversity，Shanghai200120，China

【Abstract】Long-termsuccessinlungtransplantationcontinuestobechallengedbychronicgraftdysfunction,whichismanifestasbronchiolitisobliteranssyndrome(BOS).ThemechanismsofBOSinvolvebothimmune-mediatedpathways(rejection,autoimmune-likemechanisms),andalloimmune-independentpathways(infection,aspiration,ischemia,primarygraftfailure),whichleadtoafibroproliferativeresponses.ThefurtherresearchinpathogenesisofOBafterlungtransplantationwillprovidesomenewideasofthetreatmentOB.

【Keywords】lungtransplantation,fibrosis,chronicrejection,repair,regeneration

肺移植是治疗终末期肺病的有效方法，而闭塞性细支气管炎(obliterativebronchiolitis，OB)是导致慢性移植肺功能障碍的主要原因，最终影响肺移植患者的长期生存。OB是指组织病理学上的炎症和纤维增生表现，在临床上称为闭塞性细支气管炎综合症(bronchiolitisobliteranssyndrome，BOS)，表现为肺功能下降，即第一秒用力呼气量（FEV1），最大呼气中期流速（FEF25-75）下降。在生存2.5年的肺移植患者中有25%会发生OB，而在生存5.6年的肺移植患者中是50%[1]。目前尽管外科技术和免疫抑制治疗有很大提高，但OB仍不能得到有效治疗。BOS严重影响肺功能和生活质量，因此弄清OB的发病机制和寻找有效治疗方法，对延长肺移植患者术后生存期和提高生活质量具有重要意义。

1免疫介导的组织损伤

与同种异体免疫介导相关的OB的危险因素包括：急性排斥反应、淋巴细胞性细支气管炎、HLA不匹配和移植前存在抗人HLA抗体等。与没有OB的肺移植患者相比，在发生OB的肺移植患者体内的CD4+T细胞对不匹配的MHCclassI和MHCclassII高度敏感[2]。在发生OB的肺移植患者的T细胞对供体HLA-DR蛋白表现出剂量依赖性性增殖反应，明显高于没有OB的肺移植患者[3]。受体新生的针对供体MHCclassII抗原的抗-HLA抗体可增加发生OB的风险，并影响其生存期，但其作用机制尚需进一步研究[4]。抗MHC抗体不仅激活补体介导的组织损伤，而且诱导细胞激活。抗MHC抗体激活气道上皮细胞，产生促进纤维化的生长因子，如可以促进纤维母细胞增殖血小板源性生长因子(PDGF)[5]。

除了识别不匹配的MHC分子外，识别非MHC抗原在OB的发展过程中也起一定的作用。在OB的动物模型中，V型胶原降解、释放的片段可以激活自身免疫样免疫反应[6]。在临床肺移植中，OB与V型胶原刺激特异性产生IFN-γ的Th1细胞增加和V型胶原特异性产生IL-10的T细胞减少有关[7]。近来的研究表明：Th17细胞参与了抗V型胶原的细胞免疫[8]。Th17细胞是不同于Th1和Th2的CD4+T细胞亚型，通过产生的IL-17在自身免疫疾病中起重要作用。

另外，抗非MHC抗原抗体在OB的发展中也起重要作用。在肺移植患者中，针对气道上皮细胞的抗非MHC抗原抗体被证实与OB有关[9]。anti-Kα1微管蛋白抗体就是一种针对气道上皮细胞的抗体[10]。这种抗体通过产生的促纤维化的生长因子，激活上皮细胞，促进纤维增生。

2非免疫介导的组织损伤

与同种异体免疫介导无关的OB的危险因素包括：巨细胞病毒性肺炎、胃食管返流疾病、原移植器官功能障碍等。这些因素可以引发固有免疫反应以及适应性免疫反应，导致继发性气道损害。

重要的是近来研究表明：固有免疫可促进器官移植后同种异体免疫排斥反应。非同种异体抗原包括：感染、吸入的化学刺激物，以及在器官移植时，缺血再灌注损伤释放的“危险信号”，如病毒的双链RNA、细菌的CpGDNA和内源性热休克蛋白[11]。这些危险信号可以激活专职抗原递呈细胞（如DC细胞），通过病原体识别受体（如TLR）把抗原递呈给T细胞。实际上，TLR4与减少急性排斥反应和减轻OB有关[12]。固有免疫表现为加重同种异体免疫反应。

OB患者气道内的中性粒细胞增多和较多的IL-8（一种有效的中性粒细胞趋化因子）表明固有免疫参与OB的发展[13]。感染和各种非同种异体抗原所致组织损伤可使中性粒细胞增多。细菌[14]和吸入的胆汁酸[15]与气道内中性粒细胞增多、IL-8增加和肺功能减退有关。相反，适应性免疫反应可以导致中性粒细胞增多。例如，淋巴细胞来源的Il-17诱导气道上皮细胞和内皮细胞释放IL-8。中性粒细胞产生活性氧、髓过氧化物酶、基质金属蛋白酶（MMP）导致组织损伤。在OB患者中，气道中性粒细胞增多与MMP-8和MMP-9产生过多有关[16]。这样，阻断依赖中性粒细胞途径可以减轻OB的组织损伤。

3纤维化

组织损伤过程诱导纤维化反应。尽管纤维母细胞激活和细胞外基质的积累在正常的损伤修复中是一个重要的过程，但在移植的肺组织中，表现出过度的修复。纤维母细胞一旦被激活，就分化为肌纤维母细胞，并表达α-平滑肌肌动蛋白(α-smoothmuscleactin，α-SMA)，表现出介于纤维母细胞和平滑肌细胞之间的表型，Brocker等就在肺移植后的OB发现肌纤维母细胞[17]。炎症和免疫反应是纤维母细胞过度激活的主要原因。一般认为，炎症组织中的巨噬细胞是产生各种促纤维化生长因子（如TGF-β和PDGF）的一个重要来源，在肺移植后的OB中也得到证实。TGF-β被认为是肌纤维母细胞分化和存活的一个重要因子。在OB中，IL-13（Th2分泌的一个细胞因子）被证实可促进纤维增生[18,19]。IL-13直接刺激细胞外基质，促进TGF-β的表达和激活，从而产生促纤维化效应[20]。

纤维母细胞和上皮细胞之间的相互作用是气道纤维增生的另外一个重要因素。正常的气道上皮可产生前列腺素E2（prostaglandinE2，PGE2），PGE2可抑制依赖TGF-β的纤维母细胞激活，具有抑制上皮下纤维母细胞的作用[21]。在临床肺移植中，除了免疫抑制剂（如钙神经素抑制剂）外，多种损伤因素影响正常的上皮细胞再生[22]。上皮细胞损伤导致上皮细胞对纤维母细胞天然的抑制作用减弱。上皮细胞也可以被抗MHC抗体和非抗MHC抗体激活，从而产生促纤维化生长因子，促进纤维组织增生。

在OB中，除了位于气道内的纤维母细胞，别的细胞也可转化为肌纤维母细胞，已证实大约15%-30%肌纤维母细胞来源于受体。这个发现说明循环中的纤维细胞能够在外周组织中分化为纤维母细胞样细胞[23]。在各种炎症和纤维化条件下，如肺纤维化，循环中纤维细胞可通过依赖趋化因子机制（如CXCL12）补充[24]。另一肌纤维母细胞的来源是上皮-间质细胞转化(epithelial-mesenchymaltransition，EMT)，上皮细胞可转化为间质型细胞如纤维母细胞和肌纤维母细胞。在肾移植中，EMT是一个确定的概念[25]，诱导EMT的最重要的信号途径被认为是TGF-β和下游的Smad2、3和4，而骨形态蛋白7的信号级联放大作用有相反的效应。Ward等在肺移植中，也证实EMT的存在[26]。因此，阻断肌纤维母细胞的分化可能为治疗OB过程中的纤维增生提供一个新思路。

4展望

OB是一个复杂的多种原因的、多种机制参与的组织损伤。目前的治疗OB方法主要是针对免疫介导和非免疫介导的组织损伤过程，但治疗效果远没有达到满意的程度。移植物损伤从供体获取开始，然后是植入受体内，最后是受体对它的排斥反应。要提高肺移植的结果，必须要从多方面进行考虑。随着对OB发病机制的逐步了解，我们一定会找到更佳的诊断方法，制定最优的治疗策略，从而最终达到全面治愈OB的目的。

参考文献

[1]TrulockEP,ChristieJD,EdwardsLB,etal.RegistryoftheInternationalSocietyforHeartandLungTransplantation:twenty-fourthofficialadultlungandheart-lungtransplantationreport-2007[J].JHeartLungTransplant2007，26(8):782-795.

[2]LuKC,JaramilloA,MendeloffEN,etal.ConcomitantallorecognitionofmismatcheddonorHLAclassI-andclassII-derivedpeptidesinpediatriclungtransplantrecipientswithbronchiolitisobliteranssyndrome[J].JHeartLungTransplant2003,22(1):35-43.

[3]ReznikSI,JaramilloA,SivaSaiKS,WomerKL,SayeghMH,TrulockEP,PattersonGA,MohanakumarT.IndirectallorecognitionofmismatcheddonorHLAclassIIpeptidesinlungtransplantrecipientswithbronchiolitisobliteranssyndrome[J].AmJTransplant.2001;1(3):228-35.

[4]PalmerSM,DavisRD,HadjiliadisD,etal.Developmentofanantibodyspecifictomajorhistocompatibilityantigensdetectablebyflowcytometryafterlungtransplantisassociatedwithbronchiolitisobliteranssyndrome[J].Transplantation.2002;74(6):799-804.

[5]JaramilloA,SmithCR,MaruyamaT,etal.Anti-HLAclassIantibodybindingtoairwayepithelialcellsinducesproductionoffibrogenicgrowthfactorsandapoptoticcelldeath:apossiblemechanismforbronchiolitisobliteranssyndrome[J].HumImmunol.2003;64(5):521-529.

[6]YasufukuK,HeidlerKM,WoodsKA,etal.PreventionofbronchiolitisobliteransinratlungallograftsbytypeVcollagen-inducedoraltolerance[J].Transplantation2002;73(4):500-505.

[7]BharatA,FieldsRC,StewardN,etal.CD4+25+regulatoryTcellslimitTh1-autoimmunitybyinducingIL-10producingTcellsfollowinghumanlungtransplantation[J].AmJTransplant2006;6(8):1799-1808.

[8]BurlinghamWJ,LoveRB,Jankowska-GanE,etal.IL-17-dependentcellularimmunitytocollagentypeVpredisposestoobliterativebronchiolitisinhumanlungtransplants[J].JClinInvest2007;117(11):3498-3506,

[9]JaramilloA,NaziruddinB,ZhangL,etal.Activationofhumanairwayepithelialcellsbynon-HLAantibodiesdevelopedafterlungtransplantation:apotentialetiologicalfactorforbronchiolitisobliteranssyndrome[J].Transplantation2001;71(7):966-976.

[10]GoersTA,RamachandranS,AloushA,etal:DenovoproductionofK-alpha1tubulin-specificantibodies:roleinchroniclungallograftrejection[J].JImmunol2008;180(7):4487-4494.

[11]AndradeCF,WaddellTK,KeshavjeeS,etal.Innateimmunityandorgantransplantation:thepotentialroleoftoll-likereceptors[J].AmJTransplant2005;5(5):969-975.

[12]PalmerSM,BurchLH,TrindadeAJ,etal.Innateimmunityinfluenceslong-termoutcomesafterhumanlungtransplant[J].AmJRespirCritCareMed2005;171(7):780-785.

[13]ZhengL,WhitfordHM,OrsidaB,etal.Thedynamicsandassociationsofairwayneutrophiliapostlungtransplantation[J].AmJTransplant2006;6(3):599-608.

[14]VosR,VanaudenaerdeBM,DupontLJ,etal.Transientairwaycolonizationisassociatedwithairwayinflammationafterlungtransplantation[J].AmJTransplant2007;7(5):1278-1287.

[15]D’OvidioF,MuraM,TsangM,etal.Bileacidaspirationandthedevelopmentofbronchiolitisobliteransafterlungtransplantation[J].JThoracCardiovascSurg2005;129(5):1144-1152.

[16]ZhengL,LamWK,TipoeGL,etal:Overexpressionofmatrixmetalloproteinase-8and-9inbronchiectaticairwaysinvivo[J].EurRespirJ2002;20(1):170-176.

[17]BrocckerV,LangerF,FellousTG,etal.Fibroblastsofrecipientorigincontributetobronchiolitisobliteransinhumanlungtransplants[J].AmJRespirCritCareMed.2006;173(11):1276-1282.

[18]LamaVN,HaradaH,BadriLN,etal.Obligatoryroleforinterleukin-13inobstructivelesiondevelopmentinairwayallografts[J].AmJPathol2006;169(1)::47-60.

[19]KeaneMP,GompertsBN,WeigtS,etal.IL-13Ispivotalinthefibroobliterativeprocessofbronchiolitisobliteranssyndrome[J].JImmunol2007;178(1):511-519.

[20]WynnTA.IL-13effectorfunctions[J].AnnuRevImmunol2003;21:425-456.

[21]KolodsickJE,Peters-GoldenM,LariosJ,etal.ProstaglandinE2inhibitsfibroblasttomyofibroblasttransitionviaE.prostanoidreceptor2signalingandcyclicadenosinemonophosphateelevation[J].AmJRespirCellMolBiol2003;29(5):537-544.

[22]NeuringerIP,SloanJ,BuddS,etal.Calcineurininhibitoreffectsongrowthandphenotypeofhumanairwayepithelialcellsinvitro[J].AmJTransplant2005;5(11):2660-2670.

[23]BelliniA,MattoliS.Theroleofthefibrocyte,abonemarrow-derivedmesenchymalprogenitor,inreactiveandreparativefibroses[J].LabInvest2007;87(9):858-870.

[24]PhillipsRJ,BurdickMD,HongK,etal:CirculatingfibrocytestraffictothelungsinresponsetoCXCL12andmediatefibrosis[J].JClinInvest2004;114(3):438-446.

[25]NeilsonEG.Settingatrapfortissuefibrosis[J].NatMed2005;11(4):373-374.

[26]WardC,ForrestIA,MurphyDM,etal.Phenotypeofairwayepithelialcellssuggestsepithelialtomesenchymalcelltransitioninclinicallystablelungtransplantrecipients[J].Thorax2005;60(10):865-871.