Логотип журнала "Провизор"








Л. В. Львова,
канд. биол. наук

Хозяин и трансплантат: враги или друзья?

Когда возникла идея заменить больной орган здоровым, неизвестно. Зато доподлинно известно, что около 100 лет назад в начале ХХ века были сделаны первые попытки пересадки органов, показавшие, что даже безупречно проведенная операция не гарантирует успеха. Через некоторое время трансплантат переставал функционировать — организм реципиента его просто-напросто отторгал. Но механизмы отторжения стали понятны нескоро, спустя десятилетия…

О чем не знал профессор Преображенский...

Знал ли профессор Преображенский, созданный фантазией Булгакова, о попытках заменить больной орган человека здоровым органом животных, история умалчивает. Очевидно одно. Профессор даже не подозревал о «подводных камнях» трансплантации — его операции по омоложению проходили гладко, без осложнений. Пересаженные органы прекрасно приживались, и пациенты обретали утраченную молодость.

В реальной жизни все было гораздо печальнее. В начале ХХ века Каррель и Гутри успешно пересадили сердце и почки животным. Но через некоторое время пересаженные органы перестали функционировать. Проанализировав проведенные операции, Алексис Каррель пришел к выводу, что «нельзя рассматривать возникающие расстройства как вызванные хирургическими факторами; эти расстройства нужно расценивать как вызванные хозяином, т. е. биологическими факторами».

Понимание природы этих «биологических факторов» пришло гораздо позже, когда иммунологи сумели выяснить различные аспекты взаимоотношений двух основных участников пересадки — «хозяина и трансплантата».

Но вернемся в начало века. Несмотря на неудачи, хирурги продолжали экспериментировать, и в 1906 году Жабулей пересадил людям почки животных. Функционировали они всего лишь час.

После этой операции в трансплантологии наступил период длительного затишья. И только в 50-е годы интерес к трансплантации вспыхнул с новой силой. В 1954 году Джозеф Мюррей пересадил больному почку идентичного близнеца, и долгие годы она функционировала без иммуносупрессии.

В сущности, удача Мюррея была чистой случайностью. В то время еще не знали, что секрет успеха кроется в генетической однородности реципиента и донора.

Только через несколько лет Дж. Снелл высказал предположение, что отторжение трансплантата обусловлено генетическими различиями между ним и «хозяином», и выявил в опытах на мышах гены, ответственные за отторжение. А чуть позже Ж. Дюссе обнаружил в лейкоцитах человека группу аналогичных антигенов, определяющих несовместимость тканей при трансплантации.

Но незнание механизмов несовместимости не останавливало хирургов. (Тем более что с появлением ново- го иммуносупрессора — азатиоприна угроза отторжения ослабела.)

В 1967 году южноафриканский хирург Кристиан Барнард впервые осуществляет пересадку человеческого сердца. В прессе развернулась бурная дискуссия о морально-этическом аспекте трансплантации. В конечном итоге и сторонники, и противники этого метода остались при своем. А тем временем пересадка органов все шире внедрялась в медицинскую практику. Постепенно набирал обороты новый вид бизнеса — торговля человеческими органами, который, несмотря на все запреты, процветает и поныне. Но ученые стремятся решить проблему дефицита донорских органов другим способом. По словам профессора хирургии Висконсинского университета в Мэдисоне Ханса Солингера, в США «при настоящем положении вещей с донорами 8 из 10 людей умирают каждый день потому, что они не получают вовремя нужный им орган. Имеется только 2 пути решения этой проблемы: вылечить болезнь, которая поражает орган, или найти новый источник донорских органов.

Ученые предпочли второй путь. И их взоры обратились… к свиньям. Выбор был сделан по нескольким соображениям. По мнению профессора экспериментальной хирургии, педиатрии и иммунологии Университета Дьюка в Дурхеме Джефри Платта, «органы свиньи имеют размеры, идеально подходящие человеку. Другое преимущество свиней — их чрезвычайная плодовитость. Кроме того, нет лобби, которое защищало бы свинью, как защищают приматов».

Сказано — сделано. И за работу принялись ученые Университета Дьюка и сотрудники маленькой компании «Nextran» из Нью-Джерси, решив «сконструировать» свинью с необходимыми иммунологическими параметрами. Дело в том, что в крови человека циркулируют разведчики иммунной системы — белки-комплементы. Они разыскивают и атакуют «чужака», помечая «претендента» на уничтожение.

Другие белки, к примеру «мембранный ко-фактор» (МСР) и «фактор ускорения распада» (DAF), защищают от разрушения собственные ткани организма, блокируя присоединение к ним комплемента.

Учтя все вышеперечисленные обстоятельства, компания «Nextran» методом генной инженерии создала свиней, органы которых производят человеческие иммунные белки МСР и DAF.

Оптимисты от ксенотрансплантации считают, что всего через несколько лет генетически сконструированные свиньи помогут избавиться от дефицита донорских органов. Некоторые ученые весьма скептически относятся к самой идее пересадки от животных к человеку, а правительство Великобритании даже ввело мораторий на исследования по ксенотрансплантации, мотивируя свое решение очень просто: при операции возможна передача вирусов (в том числе и неизвестных на сегодняшний день) от животного к человеку.

Кто выйдет победителем из этой необъявленной войны — неизвестно. Несомненно одно: несмотря ни на что трансплантология продолжает развиваться. Пример тому — нейротрансплантация, то есть замещение дегенерировавших нейронов в мозге больного гомологичными дифференцирующими нейронами плода человека.

Как показали многочисленные исследования, только на ранних стадиях дифференцировки эмбриональные нейроны могут «прижиться» в мозге реципиента. Прижившись, они начинают вырабатывать недостающие нейромедиаторы и усиленно продуцировать ростовые (или нейротрофические) факторы, стимулирующие репаративные процессы в очаге поражения. Казалось бы, все прекрасно, но терапевтический эффект нейротрансплантации при нейродегенеративных заболеваниях ЦНС (в частности, при болезни Паркинсона) оказался ниже, чем можно было ожидать. И все потому, что 90% пересаженных нейронов все-таки дегенерирует в мозге реципиента. Предположительно дегенерацию нейронов может вызывать либо отсутствие необходимых ростовых факторов эмбрионального или плацентарного происхождения, либо отторжение. Отторжение же может возникнуть по двум причинам. Причина первая, клетки нервной ткани плода в возрасте 6–9 недель начинают продуцировать антигены гистологической совместимости І и ІІ классов, которые могут сыграть одну из главных ролей в развитии реакции отторжения. Причина вторая, при нейротрансплантации происходит механическое повреждение сосудов головного мозга, а значит, и временное нарушение гематоэнцефалического барьера. Этим «пользуются» антитела и активированные лимфоциты. В итоге начинается отторжение пересаженных нейронов.

Пока ни одно из этих предположений экспериментально не доказано и тем не менее ученые «внесли» изменения в геном, чтобы повысить выживаемость и стимулировать дифференцировку пересаженных нейронов в мозге реципиента. Проще говоря, в геном трансплантируемых нейронов внесли гены факторов роста. Пока такие эксперименты проводятся только на животных, а об использовании модифицированных нейронов в клинической практике говорить рано.

Зато уже с полным основанием можно говорить о том, что на наших глазах рождается новый тройственный союз, объединяющий трансплантологию, иммунологию и генную инженерию.

Заветная мечта трансплантологов

В 1945 году Рэй Дэвид Оуэнс обнаружил, что в результате внутриклеточного переноса эритроидного ростка у телят-близнецов в течение всей жизни содержится «стабильная» смесь эритроцитов друг друга. Это открытие подтолкнуло английского биолога Франка Бернета к созданию «теории клональной селекции». В нескольких словах ее суть сводится к тому, что «способность клеток отличать свое от чужого не является врожденной, а развивается в течение эмбриональной жизни» и к тканям, которые в то время были представлены, как «свои» вырабатывается иммунологическая толерантность. По словам Бернета, «эта теория позволяет предсказать экспериментальную возможность вызвать иммунологическую толерантность — терпимость к чужеродному антигену, неспособность взрослого организма вырабатывать антитела, если чужеродный антиген вводили в период его внутриутробной жизни».

Эту блестящую провидческую гипотезу сумел доказать Питер Медавар. Он вводил клетки селезенки мышей от одной породы мышам другой породы в период эмбрионального развития реципиента, и впоследствии взрослый реципиент проявлял толерантность к пересадке кожи донора.

Формирование естественной толерантности «богато» событиями. Вначале незрелые формы лимфоцитов подвергаются высокодозовой антигенной атаке. После специфического взаимодействия антигены перемещаются к одному из полюсов клетки и образуют «шапочку», которая поглощается лимфоцитом. В результате поглощения наступает функциональный паралич: клетка утрачивает способность создавать специфические рецепторы и погибает.

Правда, позднее, в 80-е годы, выяснилось, что иногда способность к ресинтезу специфичных рецепторов сохраняется, но при повторном «нашествии» антигенов просто не реализуется.

Существует еще один механизм формирования иммунологической толерантности. В этом случае происходит усиление популяции лимфоцитов-супрессоров, которое приводит к подавлению активности популяций лимфоцитов-хелперов и эффекторов.

В итоге перераспределения субпопуляций лимфоцитов и формируется иммунологическая толерантность.

Конечно, естественная толерантность очень важна для нормального функционирования организма, но заветная мечта специалистов по трансплантации — сформировать у реципиента толерантность к антигенам донора. Задача, откровенно говоря, непростая.

Формирование толерантности во многом зависит от генетической предрасположенности. Кстати, чтобы доказать это, ученые вывели линии животных с повышенной толерантностью к различным антигенам. Индуцировать приобретенную толерантность могут только антигены, или, как их еще называют, толерогены, наделенные определенными свойствами. К примеру, растворимые антигены, не обладающие способностью к образованию агрегатов. Причем вводить их надо в малых количествах, не превышающих иммунную дозу.

Неметаболизируемые в организме растворимые антигены довольно легко формируют толерантность на протяжении всей жизни человека, а медленно метаболизируемые антигены «справляются со своими обязанностями» до тех пор, пока не начнутся их «превращения» в организме. Но у всех толерогенов есть одна общая черта: они изначально не ассоциируются с антигенами главного комплекса гистосовместимости человека II-го класса и из-за этого не могут быть презентированы Т-лимфоцитам, а через них и В-лимфоцитам.

При первой встрече с антигеном иммунная система с помощью клеток иммунной памяти как бы создает «программу» под названием «толерантность», но реализует эту программу только при повторных встречах с толерогеном — в виде отмены или ослабления иммунного ответа.

Конечно, такое реагирование иммунной системы — идеальный вариант при пересадке органов, но, к сожалению, реальная ситуация далека от идеала. Организм реципиента стремится избавиться от чужеродных органов, отторгая их. Отторжение, по словам Медавара, очень напоминает «клеточную гиперчувствительность». Но каким бы ни был иммунный ответ, в нем всегда участвует главный комплекс гистосовместимости (HLA-от англ. Human leucocyte antigens).

Молекулы, или, как их еще называют, антигены HLA подразделяются на три класса. В состав первого и второго классов входят мембранные гликопротеины, а третий класс объединяет белки системы комплемента.

Молекулы главного комплекса гистосовместимости представляют антиген. Без них невозможно «распознавание антигена Т-лимфоцитами, позитивная и негативная селекция иммунокомпетентных клеток, формирование спектра реактивности и толерантности».

Антигены всех трех классов HLA принадлежат к огромному суперсемейству иммуноглобулинов, которое объединяет множество растворимых или связанных с клеточной мембраной белков.

Все «члены суперсемейства» — неутомимые труженики, у каждого из них свои обязанности. Одни отвечают за распознавание антигена, другие — за его связывание, третьи обеспечивают адгезию (прилипание) клеток, а четвертые — передачу сигнала. «Семейное» сходство проявляется в схожести аминокислотной последовательности и способе укладки полипептидных цепей белков с легкими и тяжелыми цепями иммуноглобулинов. Также как у иммуноглобулинов полипептидные цепи других представителей суперсемейства образуют несколько доменов, состоящих примерно из 110 аминокислотных остатков и формирующих петлю с помощью дисульфидных мостиков. Информация, необходимая клетке для продуцирования полипептидных цепей, закодирована в геноме.

В шестой хромосоме справа от центромеры — участка, удерживающего вместе две хроматиды,— «расположились» все гены, «ответственные» за синтез молекул главного комплекса гистосовместимости человека.

Молекулы І класса, обнаруженные практически во всех тканях, кодируются тремя парами аллельных генов — А, В и С (рис.). Генетикам удалось обнаружить более 20 аллелей локуса А, более 30 локуса В и более 10 локуса С. Словом, локус А может обеспечить синтез более 20 различных вариантов молекул, локусы В и С — более 30 и более 10 соответственно. И получается, что число комбинаций АВС превышает 6000!

Вполне вероятно, что число различных вариантов молекул еще больше: эксперимент показал, что частота встречаемости некоторых комбинаций антигенов превышает расчетную. А в организме человека функционирует от трех до шести вариантов антигенов HLA І класса.

На поверхности клетки альфа-цепь молекулы І класса образует гетеродимер с молекулой бета-два-микроглобулина, который тоже принадлежит к суперсемейству иммуноглобулинов, а ген, кодирующий его, расположен в 12-й хромосоме.

В отличие от молекул HLA І класса молекулы HLA ІІ класса состоят из альфа- и бета-цепей. Они тоже кодируются тремя локусами — DP, DQ и DR. В норме эти молекулы продуцирует весьма ограниченное число клеток: профессиональные антиген-презентирующие клетки, макрофаги и В-лимфоциты, активированные Т-лимфоцитами. Но как только возникает воспаление, антигены ІІ класса сразу же появляются на клетках щитовидной и поджелудочной железы.

Молекулы І и ІІ классов HLA представляют собой мембранные гликопротеины. Небольшой цитоплазматический и трансмембранный домены обеспечивают экстрацеллюлярную ориентацию молекулы, наиболее подходящую для ее успешной деятельности. Пространственная структура молекул такова, что они образуют желоб, в котором размещается пептид-связывающий регион — пептид из 8–10 аминокислотных остатков. Вот он-то и представляется как антиген для распознавания Т-лимфоцитами. Поверхность пептид-связывающего региона молекулы HLA очень неровная, на ней находятся так называемые «карманы». Причем у продуктов разных аллелей различается и конфигурация «карманов». Именно поэтому связывание одного и того же полипептида с различными молекулами HLA имеет свои особенности.

Иммунная система против

При трансплантации в организме реципиента запускается каскад иммунных реакций: иммунная система приступает к выполнению своей основной функции — защите генетической индивидуальности организма от нависшей над ним угрозы — вторжения антигенов чужеродного органа.

События в организме реципиента могут развиваться по двум сценариям: «хозяин против трансплантата» и «трансплантат против хозяина». Названия у этих финалов разные, да и сюжеты отличаются. Но финал — один и тот же: отторжение пересаженного органа.

На сегодняшний день различают три вида отторжения трансплантата — раннее, позднее и гипериммунное.

Раннее отторжение обусловлено клеточной формой иммунного ответа, которая очень похожа на реакцию иммунной системы при туберкулиновой пробе. Такая форма иммунного ответа вызывает разрушение пересаженного органа в течение нескольких дней, хотя иногда процесс затягивается на несколько месяцев. Затормозить раннее отторжение можно с помощью иммуносупрессоров.

Позднее отторжение, как правило, наблюдается у реципиентов с иммунодефицитом, когда события развиваются по сценарию «трансплантат против хозяина». В этом случае в патологический процесс вовлекается эндотелий сосудов (раннее отторжение его не затрагивает). Клетки эндотелия начинают интенсивно пролиферировать, просвет сосудов сужается, а в результате — ишемия и некроз трансплантата.

И, наконец, гипериммунное отторжение. Оно проявляется в тех случаях, когда антигены трансплантата раньше уже попадали в организм реципиента (к примеру, при переливании крови или предыдущей трансплантации). Реакция, опосредованная гуморально, развивается очень бурно, в течение нескольких часов (а иногда и минут). Последствия у нее весьма печальные: тромбоз мелких сосудов, инфаркт трансплантата, лизис клеток на границе «трансплантат—хозяин». Это самая опасная форма отторжения — процесс необратим, а предотвратить его невозможно ни одним из существующих методов иммуносупрессии.

Но предупредить развитие реакций отторжения все-таки можно. Для этого нужно подобрать совместимую пару донор—реципиент. А поскольку наиболее сильные реакции отторжения трансплантатов связаны с различиями по антигенам главного комплекса гистосовместимости, то, прежде всего, необходимо провести типирование именно этих антигенов. (Обычно его осуществляют цитотоксическими антисыворотками в реакции смешанных лимфоцитов с помощью клонированных цитотоксических Т-клеток.)

Практика, которая, как известно, является «критерием истины», показала, что совместимость донора и реципиента по антигенам трех локусов (DR, B и А) имеет наибольшее значение для приживления пересаженного органа. Первое место в тройке лидеров отводится антигенам локуса DR, второе — антигенам локуса В, третье — антигенам локуса А. Продукты остальных локусов HLA гораздо меньше влияют на эффективность реакции отторжения. Разобраться в причинах столь разного «поведения» антигенов трудно, но факт остается фактом.

Важную роль в развитии реакции отторжения играет совместимость по антигенам эритроцитов, поскольку пересечение этого важного барьера гистосовместимости (даже в пределах одной семьи) приводит к плачевным результатам. В медицинской практике наибольшее распространение получила классификация групп крови по системе АВО. И все благодаря «выдающимся способностям» антигенов А и В вызывать склеивание эритроцитов. Отсюда и их второе название – агглютиногены (от англ. agglutination — склеивание). По наличию или отсутствию этих антигенов, полученных ребенком в наследство от папы и мамы, выделяют четыре группы крови:

I -О, II — А, III — В, IV — АВ.

На первом году жизни в крови появляются антитела — агглютинины: в I-й группе это альфа и бета, во II-й — бета, в III-й альфа, а в IV-й агглютинины отсутствуют. Естественно, во избежание конфликта кровь донора и реципиента должна принадлежать к одной и той же группе, да еще и совпадать по резус-фактору.

Резус-фактор, как известно, может быть положительным, а может быть и отрицательным. При положительном резус-факторе в крови присутствуют три антигена — С, D, Е. Самый сильный из них – D и по его наличию судят о принадлежности к резус-группе.

При первом введении крови с положительным резусом человеку с отрицательным резусом конфликт не возникает. Во время «первой встречи» просто вырабатываются антитела к антигенам донора. И только при повторном переливании крови незамедлительно возникает склеивание эритроцитов.

Помимо типирования тканей по HLA, АВО и Rh для предупреждения реакции отторжения необходимо выполнить еще два условия: исключить «специфическую презентацию», то есть предыдущее попадание антигена в организм хозяина, и проводить иммуносупрессивную терапию до приживления трансплантата.

Иммуносупрессоры — залог успеха

Теперь уже не для кого не секрет, что полная совместимость донора и реципиента возможна только при одном условии — они должны быть идентичными близнецами. Классический пример — трансплантация почки, осуществленная Мейяром в 1954 году. Пересаженный орган прекрасно «прижился на новом месте» и для поддержания его функционирования иммуносупрессоры не понадобились. По вполне понятным причинам возможность пересадки органа от идентичного близнеца появляется довольно редко, и в большинстве случаев без применения иммуносупрессоров не обойтись. Но, к сожалению, эти препараты не лишены недостатков. Многие из них обладают побочным действием (в частности, довольно сильные иммуносупрессоры циклоспорин А и FK 506 нефротоксичны). А длительное употребление препаратов может привести к развитию иммунологической недостаточности. И то и другое связано с широким спектром действия наиболее распространенных иммуносупрессоров. К примеру, циклоспорин А и FK 506 оказывают супрессорное действие на Т-систему, а глюкокортикоиды подавляют выработку антител.

Все это направило усилия фармакологов на поиск новых, более эффективных и менее токсичных иммуносупрессоров. В последние годы наметились два основных направления: разработка новой генерации экзогенных иммунотропных средств и создание биологических иммуносупрессоров.

В первом случае большие надежды связаны с принципиальной возможностью целенаправленно влиять на функционирование лимфоцитов, активируя или ингибируя киназы. (Сейчас известны три киназы — тирозиновая, серотониновая и треониновая — без которых невозможна передача сигналов, запускающих каскад реакций, который в конечном итоге приводит к активации лимфоцитов).

Под биологическими иммуносупрессорами обычно подразумевают моноклональные антитела, способные блокировать определенные звенья межклеточных взаимодействий при иммунном ответе. К примеру, антигены главного комплекса гистосовместимости человека, рецепторы Т-лимфоцитов, цитокины или рецепторы к ним.

К слову, история применения антител в медицинской практике насчитывает не одно десятилетие. Первые антитела, как известно, были животного происхождения. Они до сих пор используются в виде поликлональных или моноклональных антител, полученных с помощью гибридной технологии. Но их эффективность оставляет желать лучшего. Являясь для организма человека чужеродными антигенами, они вызывают продуцирование антител, способных инактивировать активные центры введенных антител и ускорить их элиминацию из организма.

Помимо этого не исключена возможность контаминации лекарственных средств неизвестными вирусами животных. Все это послужило толчком к «гуманизации антител» — к созданию антител, близких к аналогичным антителам человека. Конструирование гуманизированных антител, состоящих из вариабельного домена мыши и константного домена человека, стало возможным благодаря генной инженерии.

В последние годы по этому принципу удалось создать новый препарат — даклизамаб. Это версия мышиного антитела, содержащая довольно много компонентов соответствующего антитела человека. Действие даклизамаба направлено на подавление активированных Т-лимфоцитов, играющих главную роль в реакции отторжения пересаженного органа. Главное достоинство препарата заключается в том, что он совершенно не подавляет неактивированные Т-клетки.

Клинические испытания препарата показали, что в отличие от традиционных иммуносупрессоров он не повышает риск развития лимфом, в то время как вероятность отторжения пересаженной почки существенно уменьшается.

Итак, повысить терапевтическую эффективность при трансплантации можно двумя способами: подобрать генетически однородные пары донор—реципиент либо создать узкоспецифичные иммуносупрессоры. Поскольку воспользоваться первым способом довольно проблематично, специалисты сосредоточили свои усилия на втором. Жаль только, что в Украине таких разработок практически нет.

Литература

  1. Бутенко Г. М. Імунофармакологія. Сучасний стан та перспективи розвитку // Фармакологічний вісник.— № 3.— 1997.— С. 25–27.
  2. Новости FDA//http://www.provisor.kharkov.ua/archive/№15/fda.htm
  3. Иммунология//http://www.sno.msmi.minsk.by/referat/ALL/IMM/M.html
  4. Резник И. Б. Введение в общую иммунологию для врачей//http://www.mmm.spb.ru/Protect/Allerg/4/Art10.htm
  5. Трансплантат. Предотвращение отторжения//http://obl.mg.ru/humblo/immunology/00044c76.htm
  6. Органы, взятые от свиньи, помогают людям//http://on.wplus.net/doctor/medspace/ru/1251/info/artorgan.htm
  7. Угрюмов М. Клиническая нейротрансплантация и «русское чудо» / Наука http://www.rusmedserv.com/mg/1999/18/nau.htm
  8. Пересадка почки: Краткое введение /http://doctor.ru/doctor/ren/petr2.htm




© Провизор 1998–2017



Грипп у беременных и кормящих женщин
Актуально о профилактике, тактике и лечении

Грипп. Прививка от гриппа
Нужна ли вакцинация?
















Крем от морщин
Возможен ли эффект?
Лечение миомы матки
Как отличить ангину от фарингита






Журнал СТОМАТОЛОГ



џндекс.Њетрика