脾切除对心脏移植大鼠免疫耐受影响及其机制的初步实验研究

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器官移植是20世纪外科学最辉煌的成就之一,一些用常规方法无法治疗的终末期疾病,经器官移植而获得治愈。在各种器官移植中,心脏移植的疗效尤其突出,使越来越多的患者从中受益。但是器官移植具有反天然性与反生理性的两大特点,从根本上决定了术后移植排斥反应的发生,并已成为当前移植免疫学研究领域最富有挑战性的课题之一。虽然目前临床上采用多种免疫制剂来预防与控制移植免疫反应的发生,特别是环抱素A(CsA)、单克隆抗体、多克隆抗体等新型免疫抑制剂的不断问世,同种器官移植近期、中期存活率得到了一定的提高,但移植器官的慢性失功率没有显著降低。同时由于长期使用免疫抑制剂的应用可引起诸如感染、肿瘤、器官毒性反应等严重并发症。因此寻找更加良好和特异的方法防止和(或)阻断这一过程的发生与发展,将是器官移植领域面临的重要课题。 移植免疫耐受是指移植受体在不应用免疫抑制剂的条件下,对供体抗原产生的免疫接受状态,即受者淋巴细胞对供者的同种抗原失去免疫能力。这一概念的涵义还包括:防止急慢性排斥反应,延长移植物存活,对来自同种供者的移植物不产生免疫应答。我们知道T、B淋巴细胞对同种抗原的间接识别是诱发急、慢性排斥的一个关键,针对此环节在移植后早期阻断这一过程可诱导耐受,防止排斥反应的发生。近年来在诱导器官移植免疫耐受研究方面取得了一些可喜的进展。主要有:(1)阻断TCR对同种异体抗原的特异性识别产生免疫耐受;(2)阻断共刺激信号与免疫调节诱生耐受;(3)树突细胞基因修饰诱导免疫耐受;(4)诱导免疫偏离产生耐受;(5)主动免疫诱导同种移植耐受;(6)诱导建立嵌合体;(7)利用克隆和干细胞诱导免疫耐受。以上研究从各个不同的角度出发诱导免疫耐受,都取得了不同程度的实验效果。但与临床的理想要求还相差甚远。因此探索诱导免疫耐受的方法倍受观注。 脾脏是机体最大的淋巴器官,是提供免疫微环境、接受抗原刺激、产生免疫应答的重要基地。它约占全身淋巴组织总量的25%。B细胞在脾脏中含量最多,约占脾内淋巴细胞总数的55%,T细胞占其中35%,脾脏中还含有许多T和B细胞的免疫记忆细胞(由脾脏本身产生或是经血流来自其他淋巴组织)。这些细胞具有重循环性能,每天至少可以重循环40次以上。因此再次接触相应抗原的机会增多,受抗原作用后,能迅速增殖发挥免疫作用,产生急、慢性排斥反应。同时脾脏还具有调节淋巴细胞亚群、T细胞亚群及淋巴细胞细胞免疫状态的作用。脾脏切除后,各种免疫细胞居住、增殖、进行免疫应答及产生免疫效应的物质基地消失。从而使机体的免疫功能紊乱,对异抗原处于低反应或不反应的免疫耐受状态。基于以上理论,我们对心脏移植大鼠行脾切除,使其机体的免疫系统失去或部分失去识别是我与非我的能力,观测脾与免疫耐受的关系,并初步探讨脾切除后免疫耐受形成可能机制,为探索诱导免疫耐受的方法提供新的思路及实验基础。目前国内外相关报道甚少。 本研究共分五部分论述: 第一部分实验动物模型的建立 目的:建立脾切除心脏移植大鼠的实验模型,并观测移植心脏的存活时间。探讨脾切除对移植心脏存活时间的影响。 方法:行Wistar(供体)到SD(受体)大鼠的腹部异位心脏移植,并依实验设计游离脾脏并切断结扎脾动静脉行脾切除。并将实验动物分A(对照组)、B(单纯脾切除组)、C(单纯心脏移植组)、D(心脏移植+脾切除组)四组。 结果:共实施大鼠腹腔内异位心脏移植80例,并同期行脾切除40例。成功76例,成功率为95%.C组移植心脏存活时间为:7.47±2.24天,D组移植心脏存活时间为:17.63±4.54天,D组移植心脏存活时间较C组明显延长(P<0.05)。 结论:大鼠腹部心脏移植模型稳定、存活率高。脾切除可能有利于延长移植心脏存活时间的作用。 第二部分:脾切除对移植心脏心肌形态学变化的影响 目的:观测脾切除后各组大鼠移植心脏心肌在不同时间段形态学变化的特点,探讨脾切除对移植心脏心肌形态学变化的影响。 方法:行Wistar(供体)到SD(受体)大鼠的腹部异位心脏移植,并依实验设计游离脾脏并切断结扎脾动静脉行脾切除。并将实验动物分A(对照组)、B(单纯脾切除组)、C(单纯心脏移植组)、D(心脏移植+脾切除组)四组。收集各组不同时间移植心脏标本,将其置于10%多聚甲醛及4%戊二醛中浸泡固定,常规包埋制作病理切片行H—E染色及制备超薄切片用醋酸双氧铀及枸橼酸铅染色,应用光镜及透射电镜观察移植心脏的形态结构。 结果:与对照组相比,C、D组术后第3天移植心肌组织出现典型移植排斥性病理改变,术后第5天时达到高峰,术后第7天相对减轻。C组的移植心脏肿胀,质硬,色暗,间质水肿、出血,弥漫性炎症细胞浸润,大量心肌细胞坏死、溶解,横纹不清;心脏移植切脾组的移植心脏质软,色红,局部灰白,外膜下以及细胞间局灶性水肿,炎症细胞浸润,心肌细胞结构完整,横纹清晰;D组的细胞超微结构改变轻于C组。 结论:脾切除可能有一定的减轻移植心脏排斥反应的作用。 第三部分:脾切除对心脏移植大鼠外周血T细胞亚群的影响 目的:观测脾切除对同种异体心脏移植大鼠外周血T细胞亚群的影响,探讨脾切除与免疫耐受的关系。 方法:行Wistar(供体)到SD(受体)大鼠的腹部异位心脏移植并按实验设计行实验动物分A(对照组)、B(单纯脾切除组)、C(单纯心脏移植组)、D(心脏移植+脾切除组)四组。以流式细胞术检测外周血T细胞亚群的动态变化。 结果:CD4+T、CD8+T细胞在A组中无明显变化;在B组中CD4+T、CD8+T均一过性降低;C、D组心脏移植术后不同时间CD4+T、CD8+T细胞均有不同程度的增高,在C组中CD8+T细胞增高较显著,而D组中CD4+T细胞增高较显著,C组CD4+T/CD8+T的比值在术后第3天高于其他时间段和对照组,且比值大于2,而术后第7天低于其他时间段和正常组,且比值小于1;D组CD4+T/CD8+T的比值在术后第3、5、7天均高于其他时间段和对照组,且比值大于2。 结论:脾切除使机体的免疫系统功能失调,可能具有一定的诱导免疫耐受形成的作用。 第四部分:脾切除对心脏移植大鼠外周血淋巴细胞凋亡的影响 目的:观测脾切除对同种异体心脏移植大鼠外周血淋巴细胞凋亡的影响,并探讨淋巴细胞凋亡与移植免疫耐受的关系。 方法:行Wistar(供体)到SD(受体)大鼠的腹部异位心脏移植并按实验设计行实验动物分A(对照组)、B(单纯脾切除组)、C(单纯心脏移植组)、D(心脏移植+脾切除组)四组。以流式细胞术检测外周血淋巴细胞凋亡的动态变化。 结果:以淋巴细胞分离液分离淋巴细胞时发现D组淋巴细胞的数量明显少于C组;将淋巴细胞凋亡率进行比较,外周血淋巴细胞凋亡率在A组中无明显变化,在B组中术后早期一过性升高,术后第7天恢复正常,在C、D组中术后1、3、5、7天均有不同程度的增高,且D组第5天(7.62±2.15)、7天(9.41±3.82)明显高于C组5天(4.21±1.72)、7天(2.36±1.32)(P均<0.01)。 结论:脾切除可能具有诱导心脏移植大鼠淋巴细胞凋亡的作用,同时淋巴细胞凋亡率与急性排斥反应成负相关,表明淋巴细胞凋亡率的变化可能参与了免疫耐受形成。 第五部分脾切除对心脏移植大鼠外周血CD4+CD25+T淋巴细胞及Foxp3的影响 目的:观测脾切除对同种异体心脏移植大鼠外周血中CD4+CD25+Treg及其功能基因FOXP3的变化,探讨CD4+CD25+T淋巴细胞及Foxp3与免疫耐受的关系。 方法:行Wistar(供体)到SD(受体)大鼠的腹部异位心脏移植并按实验设计行实验动物分A(对照组)、B(单纯脾切除组)、C(单纯心脏移植组)、D(心脏移植+脾切除组)四组。以光镜、电镜观测心肌的病变特点、以流式细胞术检测外周血CD4+CD25+T淋巴细胞的动态变化,RT—PCR检测CD4+CD25+T淋巴细胞的功能基因FOXP3的表达情况。 结果:CD4+CD25+T淋巴细胞的数量与其功能基因FOXP3在A组中无明显变化,在B组中术后第3、5天升高,术后第7天恢复正常,在C、D组中术后四个时间点的变化有显著差别且成正相相关,D组CD4+CD25+T淋巴细胞的数量与功能基因FOXP3在术后分别为:3天(13.60±3.22、31.9±5.5)、5天(9.93±1.26、29.8±3.3)、7天(9.49±0.95、27.3±2.9)明显高于C组:3天(4.83±0.94、12.3±3.3)、5天(3.69±0.63、8.0±1.8)、7天(3.29±0.60、4.2±1.5)(P均<0.01)。 结论:脾切除可能能诱导心脏移植大鼠CD4+CD25+T淋巴细胞数量增加及其功能基因FOXP3表达上调,这些变化与移植心脏心肌排斥病理改变成负相关,提示CD4+CD25+T淋巴细胞的数量与功能变化可能参与免疫耐受的形成。
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