С открытием феномена иммунологической толерантности перед иммунологами и трансплантологами открылся весьма перспективный путь преодоления тканевой несовместимости. Однако уже с первых шагов работы над этой проблемой исследователи столкнулись с осложнением, получившим название реакция -трансплантат против хозяина (РТПХ).

Это явление было обнаружено, когда в эксперименте состояние толерантности стали создавать по отношению к иммунокомпетентным клеткам, в частности, к клеткам костного мозга. Трансплантация кроветворной ткани была обусловлена чисто практическим требованием, связанным с лечением лучевой болезни, при которой кроветворная ткань угнетается чрезвычайно глубоко. Попытки трансплантации костномозговой ткани эффекта не дали, причем нередко после этой операции больной быстро погибал при явлениях резчайшего подавления иммунной защиты организма.

Попытка введения клеток костного мозга в эмбриональном периоде с целью выработки к ним состояния иммунологической толерантности привела к тому, что большинство новорожденных животных в период 2-4 недель после рождения погибало при явлениях резкого отставания в физическом развитии, поносов, дерматитов и кровоизлияний во внутренние органы. У таких животных отмечались также спленомегалия, то есть увеличение селезенки, поражение печени и лимфоидной ткани, иммунодепрессия.

Поскольку наиболее ярким внешним симптомом этой болезни был карликовый рост животных, она получила название рантинг или болезнь рант. У взрослых особей при пересадке костного мозга отмечались все те же симптомы, кроме, разумеется, карликового роста, и заболевание также неизбежно заканчивалось гибелью организма.

Создавалось впечатление, что трансплантат становился иммуноагрессивным и «отторгал» организм хозяина, откуда и произошло название РТПХ.

Было установлено, что для возникновения РТПХ необходимо соблюдение ряда условий:

1. Трансплантат должен обладать иммунологической активностью, так как РТПХ - это иммунная агрессия. Поскольку клетки иммунной системы весьма обильно разбросаны по организму, а некоторые органы представляют собой их массивное скопление, оказалось невозможным индуцировать состояние толерантности в отношении следующих тканей (а следовательно, и их трансплантировать): костный мозг, лимфоидная ткань, селезенка, печень, тимус. Столь строгие ограничения в пересадке органов и тканей резко сужают возможности трансплантологии.

2. Реципиент должен быть чужеродным в антигенном отношении для иммунологически активного трансплантата, поскольку в любом иммунном процессе необходима антигенная несовместимость. К сожалению, это условие, естественно, соблюдается практически при любой аллогенной трансплантации, поскольку лишь в случае пересадки органов и тканей между монозиготными близнецами оно будет нарушено, а это встречается крайне редко.

3. Реципиент должен обладать определенной иммунологической инертностью, то есть его иммунная защита в силу тех или иных причин должна быть подавлена, он должен быть неспособен отторгать трансплантированные клетки агрессора, иначе эти клетки будут разрушены раньше, чем успеют агрессию осуществить. Другими словами, развитие реакции трансплантат против хозяина должно опередить развитие реакции хозяин против трансплантата.

Существует несколько форм этой иммунологической инертности хозяина:

1. Реципиент иммунологически инертен вследствие незрелости иммунной системы (у эмбрионов или новорожденных развитие болезни рант). Таким образом, создание иммунологической толерантности к иммунокомпетентным клеткам в процессе эмбриогенеза невозможно.

2. Иммунологическая инертность реципиента вызвана летальным облучением. У такого пациента трансплантированная кроветворная ткань приживается, некоторое время оказывает на пораженного радиацией благоприятное действие, спасая его от последствий лучевой болезни, а затем убивает его посредством РТПХ. Таким образом, пересадка костного мозга людям, пораженным смертельными дозами ионизирующей радиации, а также страдающих лейкозами, при которых резко подавлен иммунитет и извращена деятельность собственного костного мозга, во-первых, требуют соблюдения ряда условий (лейкозы), а, во-вторых, ее успех весьма проблематичен.

3. Если при введении клеток костного мозга животному в процессе эмбриогенеза болезнь рант не развилась, а возникло состояние иммунологической толерантности, введение аналогичных клеток такому взрослому животному немедленно вызовет развитие РТПХ, так как именно к этим клеткам организм толерантен и потому не способен с ними бороться. Создается порочный круг: толерантность, делая организм иммунологически инертным к данному антигену, обуславливает развитие РТПХ со стороны клеток, содержащих этот антиген.

Действенных средств борьбы с РТПХ пока не найдено. Чтобы прекратить эту реакцию, необходимо усилить процесс отторжения агрессивного трансплантата, то есть вызвать РХПТ, сведя таким образом на нет саму цель трансплантации.

Таким образом, и на этом направлении перед трансплантологией стоят весьма серьезные препятствия.

Реакция «Трансплантат против хозяина»

У некоторых пациентов после трансплантации развивается потенциально смертельно-опасная реакция отторжения «трансплантат против хозяина», когда новая иммунная система пациента, воссозданная донорскими клетками, атакует клетки организма реципиента.

Реакция «трансплантат против хозяина» характеризуется поражением иммунной системы реципиента и развитием в связи с этим иммунодефицита. Это реакция, обусловленная цитотоксической активностью иммуннокомпетентных лимфоцитов аллотрансплантата, которые распознают клеточные структуры реципиента как чужеродные.

Эта реакция проявляется:

• 1) при наличии у реципиента по крайней мере одного антигена, который отсутствует у донора;
• 2) при снижении иммунокомпетентности организма реципиента;
• 3) при пересадке иммунокомпетентных клеток:
  • а) плоду или новорожденному животному (болезнь рант);
  • б) животным, у которых предварительно была выработана толерантность к антигенам донора;
  • в) людям или животным с явным нарушением иммунной системы, например, после рентгеновского облучения(вторичная гомологичная болезнь).

• * У взрослых описанное состояние называют гомологичной или трансплантационной болезнью.
• * У детей развивается рант-болезнь -- болезнь малого роста (от англ. runt, наименьшая особь). Последнее связано с нарушением физического развития ребёнка, полиорганной недостаточностью, склонностью к развитию инфекционных болезней и новообразований.

Болезнь "трансплантат против хозяина", или реакция тканевой несовместимости, развивается в тех случаях, когда аллогенные зрелые Т-лимфоциты пересаживаются реципиенту с дефицитом иммунной системы, не способной бороться с инородными тканями и вызвать реакцию их отторжения (реакцию "хозяин против трансплантата"). В таких случаях пересаженные клетки распознают "хозяина" (реципиента) как инородную ткань и начинается реакция "трансплантат против хозяина". Такая реакция наблюдается у 10-80% реципиентов с аллогенной трансплантацией костного мозга (в зависимости от степени тканевой несовместимости, количества Т-лимфоцитов в пересаженных тканях, возраста реципиента и профилактических мероприятий). Реакция "трансплантат против хозяина" хотя и редко, но все же встречается при пересадке органов, особенно печени и тонкой кишки, вследствие большого числа лимфоцитов в этих органах. Как правило, органами-мишенями при развитии реакции "трансплантат против хозяина" являются иммунная система, кожа, печень и тонкая кишка реципиента. Важность своевременного выявления реакции "трансплантат против хозяина" у пациентов с болями в животе состоит в том, что в таких случаях не требуется оперативное вмешательство до тех пор, пока не развиваются тяжелые осложнения, например перфорация кишки.

В клинической практике для компенсации врожденной иммунологической недостаточности или приобретенной недостаточности иногда вынуждены прибегать к пересадке клеток кроветворной и лимфоидной ткани. Поскольку в клеточном трансплантате содержатся иммунокомпетентные клетки, то, как правило, развивается реакция этих клеток на антигены реципиента. Реакция получила название реакции трансплантат против хозяина (РТПХ) .

РТПХ- угрожающее жизни состояние, которое может приводить к тяжелому поражению внутренних органов . Распознавание лимфоцитами донора антигенов реципиента запускает иммунный ответ, в процессе которого клетки реципиента подвергаются атаке цитотоксическими Т-лимфоцитами донора. Характерное проявление РТПХ - тяжлая панцитопения .

Клиническая картина. Характерна пятнисто-папулезная сыпь на мочках ушей, шее, ладонях, верхней части груди и спины. На слизистой рта образуются язвы , придающие ей вид булыжной мостовой, иногда появляется белый налет , напоминающий кружево. Характерна лихорадка . На ранних стадиях отмечается гипербилирубинемия . Панцитопения сохраняется на всем протяжении заболевания. В тяжелых случаях возникает профузный кровавый понос . Больные умирают от печеночной недостаточности , дегидратации , метаболических нарушений , синдрома нарушенного всасывания , кровопотери и панцитопении.

РТПХ развивается в следующих случаях:

При переливании необлученных компонентов крови при иммунодефиците , например при злокачественных новообразованиях (особенно лимфогранулематозе), первичных иммунодефицитах и больным после трансплантации органов. ВИЧ-инфекция не повышает риск РТПХ.

При переливании необлученных компонентов крови, совместимой по антигенам HLA, больным с нормальным иммунитетом РТПХ возникает редко. Однако описаны случаи РТПХ после переливания родителям совместимой по антигенам HLA крови их детей. По-видимому, в этих случаях РТПХ обусловлена тем, что родители гетерозиготны по одному из генов HLA, а их дети - гомозиготны.

При трансплантации внутренних органов. Чаще всего РТПХ прививается при трансплантации печени , поскольку в ней содержится много лимфоцитов. РТПХ обычно возникает при низкой степени сходства антигенов HLA донора. При трансплантации почки и трансплантации сердца РТПХ развивается редко.

Ослабление иммуносупрессии, необходимое для отторжения донорских лимфоцитов, может привести к отторжению трансплантированного органа.

РТПХ, возникающую в течение первых 100 сут после трансплантации аллогенного костного мозга, лечат высокими дозами кортикостероидов. При их неэффективности назначают антитимоцитарный иммуноглобулин или муромонаб-CD3 .

Хроническую РТПХ, которая развивается не ранее чем через 100 сут после трансплантации, лечат комбинацией кортикостероидов , азатиоприна и циклоспорина . Со временем, по мере развития у реципиента иммунологической толерантности к антигенам донора, РТПХ может самопроизвольно прекратиться. В некоторых случаях РТПХ может оказаться даже полезной. Так, у больных лейкозом , у которых после трансплантации аллогенного костного мозга развивается РТПХ, реже отмечаются рецидивы.

Для экспериментального воспроизведения РТПХ необходимо соблюдение следующих условий:

Мышам (А*В)F1 вводят лимфоциты одного из родителей (А или В) в подушечку одной из лап. Реципиент иммунологически толерантен к введенным клеткам, так как антигены родителей полностью представлены в гибриде. Через 7 дней определяют массу или количество клеток в подколенном (регионарном к месту введения клеток) лимфатическом узле. Отношение числа клеток в "опытном" лимфатическом узле к числу клеток в "контрольном" узле дает индекс РТПХ. При отношении опыт:контроль, дающем индекс более 1,3, реакция считается положительной.

Введенные чужеродные лимфоциты распознают неродственные антигены реципиента и формируют антигенспецифическую реакцию. В процесс распознавания включаются две субпопуляции лимфоцитов: предшественники CD8 T-клето к и предшественники CD4 T-клеток . Результатом реакции является накопление зрелых CD8 Т-клеток.

Число клеток в селезенке или лимфатическом узле увеличивается не только за счет пролиферации введенных лимфоцитов, но и в результате привлечения в зону реакции собственных клеток реципиента.

Резюме. Трансплантат против хозяина (graftversus-host, лат. transplantare - пересаживать) - - отторжение у реципиента трансплантированного органа в результате атаки на него Т-лимфоцитов из-за различий в белках главного комплекса гистосовместимости между донором и реципиентом. Реакция "Трансплантат против хозяина", развивающаяся, напр., после трансплантации костного мозга, проявляется в атрофии лимфоидной ткани, эритрите и др. патологиях. Термин «Трансплантат против хозяина» введен М. Симонсеном в 1957 г.

Реакция тканевой несовместимости (болезнь "трансплантат против хозяина")

Болезнь "трансплантат против хозяина", или реакция тканевой несовместимости, развивается в тех случаях, когда аллогенные зрелые Т-лимфоциты пересаживаются реципиенту с дефицитом иммунной системы, не способной бороться с инородными тканями и вызвать реакцию их отторжения (реакцию "хозяин против трансплантата"). В таких случаях пересаженные клетки распознают "хозяина" (реципиента) как инородную ткань и начинается реакция "трансплантат против хозяина". Такая реакция наблюдается у 10-80% реципиентов с аллогенной трансплантацией костного мозга (в зависимости от степени тканевой несовместимости, количества Т-лимфоцитов в пересаженных тканях, возраста реципиента и профилактических мероприятий). Реакция "трансплантат против хозяина" хотя и редко, но все же встречается при пересадке органов, особенно печени и тонкой кишки, вследствие большого числа лимфоцитов в этих органах. Как правило, органами-мишенями при развитии реакции "трансплантат против хозяина" являются иммунная система, кожа, печень и тонкая кишка реципиента. Важность своевременного выявления реакции "трансплантат против хозяина" у пациентов с болями в животе состоит в том, что в таких случаях не требуется оперативное вмешательство до тех пор, пока не развиваются тяжелые осложнения, например перфорация кишки.

Острая реакция "трансплантат против хозяина" обычно развивается в течение первых двух месяцев после трансплантации. Прежде всего при этом поражается кожа. Появляется зудящая макулопапулезная сыпь, в основном на коже ладоней, подошв и ушей. Постепенно развивается эритродермия (покраснение и шелушение) кожи всего тела. Симптомы, связанные с поражением желудочно-кишечного тракта и печени, появляются позже. У таких пациентов постепенно развиваются отсутствие аппетита, рвота, боли в животе и вздутие его. На обзорных рентгенограммах живота выявляются признаки паралитического илеуса. Печень при пальпации живота, как правило, безболезненна, но биохимическое исследование крови выявляет гипербилирубинемию, повышение уровня щелочной фосфатазы и аминотрансфераз. Иммунная система реципиента подвергается "нападению" инородных Т-лимфоцитов трансплантата, что приводит к развитию состояния выраженного иммунодефицита, которое усиливается действием иммуносупрессивных препаратов, применяемых для лечения реакции "трансплантат против хозяина". Такие пациенты становятся восприимчивыми ко многим оппортунистическим (условно-патогенным) инфекциям, которые могут в дальнейшем осложнить течение заболевания.

Хроническая реакция "трансплантат против хозяина" обычно развивается позже двух месяцев после аллогенной трансплантации костного мозга и может быть как продолжением острой реакции, так и возникать впервые. При этом основными клиническими проявлениями заболевания являются кожные поражения, холестатические заболевания печени и иммунодефицит-ное состояние. Желудочно-кишечный тракт при этом поражается редко, за исключением развития дисфагии вследствие выраженной сухости во рту (так называемый синдром сухости слизистых оболочек, или синдром Шегрена ) и тяжелого воспаления слизистой оболочки пищевода.

И, наконец, изо логичная, или сингенная, реакция "трансплантат против хозяина" описана у реципиентов, которым выполнена аутологичная трансплантация костного мозга. Такая реакция представляет собой форму аутоиммунного заболевания, склонна к самоограничению и проявляется преимущественно поражениями кожи. Если у таких пациентов возникают симптомы заболевания желудочно-кишечного тракта, они, как правило, являются проявлениями осложнений основного заболевания, химиотерапии или развития оппортунистических (условно-патогенных) инфекций.

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.
Наиболее типичные показания для пересадки костного мозга - необходимость компенсации недостаточности кроветворения при разного рода цитопениях и замещение костного мозга, разрушенного в результате действия ионизирующих излучений, в том числе с лечебной целью (например, при гемобластозах). Основные отличия иммунных механизмов отторжения костного мозга от типичных механизмов трансплантационного иммунитета состоят в большем степени вовлечении NK-клеток и реальной роли антител в отторжении аллогенного костного мозга.
Трансплантация аллогенного костного мозга, содержащего Т-лимфоци- ты, может послужить основой для возникновения реакции «трансплантат против хозяина» (РТПХ) (рис. 4.11). РТПХ, возникающую при клинических пересадках костного мозга, обозначают как болезнь «трансплантат против хозяина». Уже из названия следует, что эта реакция направлена против антигенов хозяина и осуществляется пересаженными клетками.

Рис. 4.11. Схема индукции реакции «трансплантат против хозяина»

Впервые РТПХ была воспроизведена путем нанесения на хорион-аллан- тоисную оболочку куриного эмбриона лимфоцитов родительской линии. При этом на оболочке появлялись очаги пролиферации лимфоцитов, а затем лимфоидные клетки повреждали ткани эмбриона. В настоящее время общепринятым подходом для воспроизведения РТПХ в экспериментах на мышах служит введение лимфоидных клеток родительской линии (из любого источника, чаще всего - из лимфатических узлов) гибридам F1. В этом случае реципиент не способен отторгать подсаженные клетки, так как они не содержат чужеродных антигенов, но эти клетки распознают молекулы гистосовместимости, унаследованные гибридами от второго родителя, и реагируют на них. При внутривенном введении на 7-10-е сутки развивается системная реакция, сопровождающаяся сплено- и гепатомегалией, а при введении высоких доз клеток (особенно молодым животным) - гибелью реципиентов. При введении клеток в стопу развивается локальная реакция, выявляемая по увеличению региональных лимфатических узлов. Этот вариант часто применяют в экспериментах в качестве теста на состояние клеточного иммунного ответа у донора клеток. Другой вариант воспроизведения РТПХ состоит во введении лимфоцитов аллогенному реципиенту с подавленным иммунитетом (например, облученным взрослым, мышам с врожденным иммунодефицитом или новорожденным). Развитие РТПХ при введении родительских клеток новорожденным гибридам F1 сопровождается задержкой роста, облысением, поражением слизистых оболочек с диареей, кахексией. Такое состояние называют болезнью задержки роста (runt-синдром) или синдромом истощения (wasting-синдром).
Как уже было отмечено, у человека болезнь «трансплантат против хозяина» является следствием лечебных процедур - обычно после введения костного мозга, реже - суспензии лимфоидных клеток, больным, облученным с лечебной целью или при радиационных катастрофах. Болезнь может быть индуцирована также пересадками органов, богатых лимфоидными клетками, например, легких или фрагментов кишечника. Болезнь развивается в двух вариантах - остром и хроническом. Острая болезнь «трансплантат против хозяина» развивается в течение 100 сут (в типичных случаях - на второй декаде) после облучения и пересадки костного мозга. Раньше ее называли вторичной радиационной болезнью, понимая под первичной прямые последствия облучения. Реакция на антигены MHC протекает тяжелее реакции на слабые антигены гистосовместимости.
Типичную для экспериментальной РТПХ клиническую картину, состоящую в увеличении селезенки, лимфатических узлов и печени наблюдают достаточно редко. 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 атрофическими процессами без некрозов. Поражаются те же эпителиальные ткани и органы, что и при острой форме болезни, а также легкие.

При острой экспериментальной РТПХ основной мишенью донорских лимфоцитов служат молекулы MHC-II и в первую очередь поражаются экспрессирующие их клетки (клетки Лангерганса в коже, дендритные и эпителиальные клетки в тимусе и др.). Это основная причина развития сопутствующего иммунодефицита. Хроническая РТПХ в большей степени направлена против молекул MHC-I. Поскольку при пересадках клеток происходит отбор доноров, совместимых по MHC, болезнь «трансплантат против хозяина», регистрируемая в практике трансплантаций, обычно обусловлена реакцией Т-клеток на слабые антигены гистосовместимости. Ключевая роль в патогенезе РТПХ и соответствующей болезни принадлежит Т-лимфоцитам, как CD4+ (преимущественно), так и CD8+(рис. 4.12). Допускают участие в реакции NK-клеток. Если механизмы запуска реакции в целом понятны, то механизм формирования клинических проявлений объяснить сложнее. Увеличение лимфоидных органов и печени связаны с размножением лимфоидных клеток, причем не только донора, но и собственных клеток реципиента в ответ на цитокины, выделяемые активированными донорскими клетками. Цитокины участвуют также в повреждении эпителиальных клеток, которое предотвращают антитела к IL-1 и TNFa. Вероятно, в развитии кахексии при острой РТПХ участвует

Рис. 4.12. Клеточные механизмы реакции «трансплантат против хозяина». В основе реакции лежат те же механизмы, которые отвечают за отторжение аллотрансплантата: перфорин- и Fas-зависимый апоптоз клеток-мишеней, нарушение питания пораженных участков вследствие развития воспаления

TNFa, а развитие фиброза при хронической болезни «трансплантат против хозяина» не обходится без участия TGFp.
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. Полагают, что для приживления (независимо от совместимости по MHC) необходимы цитокины, вероятнее всего, колониестимулирующие факторы, выделяемые Т-клетками. В настоящее время разрабатывают подходы к профилактике болезни «трансплантат против хозяина» путем добавления к пересаживаемым клеткам костного мозга регуляторных Т-лимфо- цитов, подавляющих функциональную активность Т-клеток. Одновременно развивается подход, заменяющий пересадку костного мозга переливанием крови (точнее лейкомассы), в которую предварительно мобилизованы (с помощью введения G-CSF) стволовые кроветворные клетки. Присутствие в крови зрелых Т-клеток повышает угрозу развития РТПХ, что создает необходимость освобождения от них переливаемой лейкомассы.
Серьезную проблему при пересадке костного мозга составляет недостаточная эффективность восстановления Т-лимфоцитарного ростка, в особенности CD4+ Т-хелперов, обусловленная как недостаточной функциональной активностью тимуса во взрослом организме, так и нарушением гомеостатических процессов, прежде всего ослаблением экспрессии молекул MHC-II, приводящим к уменьшению объема ниш для CD4+ Т-клеток.