移植概述

作者:Martin Hertl, MD, PhD, Rush University Medical Center
已审核/已修订 8月 2022
看法 进行患者培训

移植可以是

  • 患者自身组织(自体移植,例如骨,骨髓和皮肤移植)

  • 来自相同基因(同卵双胞胎同源供体组织)(同系移植物)

  • 遗传上不相似的供体组织(同种异体移植物或同种移植物)

  • 在很罕见的情况下,移植物来自于不同的物种(异种移植)

移植的组织可以是

组织可以被移植到一个解剖学正常的部位(同位移植,如心脏移植),或异常的部位(异位移植,如肾脏移植到髂窝)。

几乎所有情况下,移植都是为了替代或恢复终末期病变器官的功能,从而恢复基本功能并提高患者存活率。然而,部分手术(例如手,喉,舌、子宫、面部移植)虽可以改善生活质量,但不会延长寿命,并且存在与手术和免疫抑制相关的重大风险。其中一些程序是高度专业化的,很少进行,但不再被认为是实验性的。

临床移植使用来自捐赠者的同种异体移植物

  • 与患者生活有关

  • 与患者生活无关

  • 死者

活体捐献者通常用于肾脏和造血干细胞移植,较少用于节段性肝移植,很少用于胰腺和肺移植。使用死者提供的器官(仍有心跳和已停止心跳的供体)可以减少器官移植供需间的差距,尽管如此,可供移植的器官仍然远远不能满足需求,并且等待器官移植的患者人数仍在不停上升。

一些非人体器官移植的研究正在进行中,例如心脏、肾脏和肝脏移植。尽管该领域取得了进展,但临床实施仍被推迟,这主要是由于难以克服的排斥反应,但也由于异种移植物和人体组织之间的关键功能差异。

移植物排斥反应和移植物抗宿主病

所有接受的同种异体移植的受者都要面临移植排斥的问题,受者的免疫系统会将移植物识别为异体组织并攻击它,接受含有免疫细胞的器官移植还可能出现移植物抗宿主问题。含有免疫细胞(特别是骨髓、肠和肝脏)的移植物的接受者处于移植物抗宿主病的风险中,其中,供体免疫细胞会攻击受体组织。在移植期间和移植后,通过移植前筛查和移植后免疫抑制的使用可将这些并发症的风险降至最低。

器官分配

在美国,已经为肝脏和其他器官实施了器官分配系统。在这一制度下,移植候选人会根据医疗紧急情况以及捐赠医院与移植医院之间的距离来接受器官。该系统取代了以前主要基于捐赠服务区域和移植区域地理边界的系统。现在,所有成年已故捐赠者的肝脏和其他器官首先提供给最迫切需要(状态 1A 和 1B)并在捐赠医院 500 海里范围内的移植医院列出的兼容移植候选者。在向最紧急的候选人提供器官后,器官将提供给捐赠医院 150、250 和 500 海里范围内的医院的候选人。在肾脏分配中,等待时间仍然是一个重要因素,对于所有器官,儿科器官主要首先分配给儿科候选人。

移植前免疫学配型

由于昂贵的移植费用和珍贵的供体器官,为了尽量减少移植的风险,医疗团队必须在移植前对可能的受者进行医学和非医学的配型和筛查以提高移植的成功率。捐赠者接受医学筛查、心理筛查和实验室研究,包括评估感染风险的测试。

组织相容性

在移植前的筛查中,受者和供者需要检测

受者 需要被检测

  • 对供者抗原是否致敏

对于以下情况,HLA配型是最为关键的:

以下几种典型的移植一般都很紧急,经常在还没有进行HLA配型的情况下进行,因此配型在这类器官移植中的作用现在仍不十分清楚:

受者和供者间之间组织相容性的主要决定因素是外周血或淋巴结中淋巴细胞的HLA分型。 有超过1250个等位基因决定6种HLA抗原(HLA-A,-B,-C,-DP,-DQ,-DR),因此配型非常困难。例如,在美国的肾移植中,受者和供者匹配的HLA抗原平均只有6个中的2个。尽可能多的HLA抗原的匹配显著提高了来自活体相关肾脏和造血干细胞供体的移植物的功能存活率;来自非亲缘供体的移植物的HLA匹配也能提高存活率,但由于多种未检测到的组织相容性差异,这一点要少得多。更有效的免疫抑制疗法已经使移植的范围得到扩展,由于免疫抑制疗法更加有效,HLA不匹配不会自动取消患者的移植资格。

ABO和HLA的匹配对移植物的存活至关重要。 ABO错配是超急性排斥反应的基础,因为血管内皮细胞表面有ABO抗原,在富含血管(如肾脏、心脏)的移植物中尤为突出。对供者HLA和ABO抗原的预先致敏可能是由于先前的多次输血、移植或怀孕造成。常用的方法是用受者的血清和患者的淋巴细胞在补体存在的情况下进行细胞毒试验,或通过血清学检查可以发现受者是否已经致敏。 交叉试验结果阳性表明受者血清中有直接抗供者ABO或HLA抗原的抗体存在,这种情况是移植的绝对禁忌证,除非小于14个月婴儿的移植,因为这时婴儿体内可能还未产生同种血细胞凝集素。

当无法获得更匹配的移植物时,大剂量IVIG和血浆置换被用于抑制抗HLA抗体以有助于移植。成本高,但中期的结果是令人鼓舞的,与那些未致敏的病人类似。

即使交叉实验结果阴性也不能保证移植完全安全,因为当ABO抗原是相容的但不是相同时(供者为O型,而受者为A型、B型或AB型),供体的白细胞可能会产生抗体导致溶血。

虽然HLA和ABO抗原匹配有利于移植物存活,但对非白人患者来说不利,因为

  • 器官捐赠在非白人中不太常见,因此,非白人的潜在捐赠者数量有限。

  • 终末期肾病在非洲血统的人中更常见,因此对器官的需求更大。

  • 非白人患者的HLA多态性可能与白人献血者不同,对HLA抗原的预敏率更高,O型和B型血的发病率更高。

感染

在移植前,必须对供着和受者可能接触的常见病原菌和活动性和潜在感染进行检查,以降低感染的风险并减少由于使用免疫抑制剂可能导致受者感染加重的风险。

这种筛查通常包括病史和测试

  • 巨细胞病毒 (CMV)

  • EB病毒

  • 乙型肝炎病毒

  • 丙型肝炎病毒

  • 单纯疱疹病毒(HSV)

  • HIV

  • Mycobacterium tuberculosis结核分枝杆菌

  • 水痘带状疱疹病毒

  • 如果怀疑感染西尼罗河病毒

阳性结果可能需要移植前或移植后的抗病毒治疗(例如,巨细胞病毒感染乙型肝炎或丙型肝炎)或抗结核治疗,或者在活动性感染的情况下禁止移植,直到感染得到控制后才可移植(例如,如果检测到HIV与AIDS)。

接受移植的禁忌症

绝对禁忌症包括如下几点:

  • 临床活动性感染,如果仅限于被替换的器官(如肝脓肿),则可能发生在受体中的感染除外

  • 癌症(局限于肝脏的肝细胞癌、非黑色素瘤皮肤癌和某些神经内分泌肿瘤除外)

  • 通过淋巴细胞毒性检测发现的交叉配型阳性

相对禁忌症包括以下情形:

  • 年龄>70

  • 身体功能较差或营养不佳(包括严重的肥胖)

  • HIV感染

  • 多器官功能障碍

社会心理因素在决定移植是否成功中也发挥了重要作用。例如,滥用药物或心理状态不稳定的患者不太可能坚持必要的终身治疗方案和随访。

移植禁忌证在每个医疗中心决定移植受者的标准上不同。HIV感染不再被认为是绝对禁忌症,因为抗病毒药物和免疫抑制剂通常对需要它们的移植受者耐受良好且有效。

移植后免疫抑制

免疫抑制剂能控制移植物排斥,对移植的成功非常重要(见表用于治疗移植排斥反应的免疫抑制剂)。但是,它们同时会抑制整个免疫系统的功能,造成移植后的许多问题,包括发展为癌症,加速心血管疾病发生,甚至是全身感染致死。

免疫抑制剂通常必须在移植后长期使用,然而,在最初几周的高剂量后,可以减少剂量,并长期使用。移植后进一步降低免疫抑制剂剂量和诱导供者器官耐受的方案在研究中。

皮质激素

移植时通常给予高剂量的皮质类固醇,然后逐渐减少剂量至维持剂量,持续给予。移植后几个月,可隔日使用皮质激素,这样能减少对儿童患者生长发育的影响。如果发生排斥反应,则必须再次使用大剂量皮质激素。

一些中心使用了减少对皮质类固醇需求的方案(类固醇保留方案),并且正在进一步完善。两个例子包括霉酚酸酯和mTOR抑制剂与钙调神经磷酸酶抑制剂或belatacept联合使用。

钙调神经磷酸酶抑制剂

这类药物[环孢素(cyclosporine)、他克莫司(tacrolimus)]能阻碍T细胞的细胞因子转录,从而抑制T细胞的增殖和活性。

环孢素是在心脏和肺移植中运用最广泛的药物, 环孢素可单独使用,但通常与其他药物联用(如咪唑嘌呤、泼尼松)以减少用药剂量、降低毒性作用。移植后,应尽快将初始剂量减少到维持量。环孢素在体内被细胞色素P-450 3A酶代谢,血药浓度受多种其他药物的影响。

环孢素最严重的剂量依赖副作用为肾毒性;环孢素引起传入(肾小球前)小动脉的血管收缩,导致肾小球损伤、难治性肾小球低灌注,并可能导致慢性肾功能衰竭。另外,B细胞淋巴瘤和多克隆B细胞增殖在接受环孢素或同时联用其他T细胞免疫抑制剂的患者中发生率增加,这可能与EBV(Epstein-Barr virus)感染有关。 其他副作用包括糖尿病、肝脏毒性、痛风、难治性高血压、神经毒性(包括震颤)、增加其他肿瘤发生率以及其他较轻的副作用(如牙龈增生、多毛症)。血清环孢素水平与有效性或毒性不密切相关。

他克莫司在肾移植、肝移植、胰腺移植和小肠移植中最常用。他克莫司可在移植时或第二天起使用。剂量需依据血药浓度调整,但其血药浓度受许多其他药物以及环孢素的影响。他克莫司可在环孢素效果不佳或发生严重副作用时使用。

他克莫司的副作用与环孢素相似,但他克莫司更易引起糖尿病,而牙龈增生和多毛症相对少见。在服用他克莫司的患者,淋巴增生性疾病似乎常常发生,甚至仅移植后数周,并且当药物停止时可以部分地或完全地解决。如果出现淋巴增生性疾病,应停用他克莫司,改用环孢素或其他免疫抑制剂。

嘌呤代谢抑制剂

这些药物(硫唑嘌呤、霉酚酸酯)抑制细胞增殖,尤其是白细胞增殖。

咪唑嘌呤是一种抗代谢剂,通常在移植时开始使用。多数患者对咪唑嘌呤耐受较好。最严重的不良反应是骨髓抑制,尤其是在硫嘌呤S-甲基转移酶(TPMT)缺乏症患者中,很少出现肝炎或肝静脉闭塞性疾病。全身过敏反应的发生率<5%。咪唑嘌呤经常和小剂量的钙调神经磷酸酶抑制剂一起使用。

霉酚酸酯是酶酚酸的前体,能可逆地抑制肌苷单磷酸脱氢酶,这种酶是鸟嘌呤核苷酸通路中的一种酶,在淋巴细胞增殖中具有限速作用。霉酚酸酯与环孢素(或他克莫司)和皮质类固醇一起用于肾、心脏或肝移植患者。最常见的副作用为白细胞减少症、恶心、呕吐和腹泻。在大多数移植应用中,它已取代硫唑嘌呤。

雷帕霉素

这类药物(西罗莫司、依维莫司)阻断了淋巴细胞内关键的调节酶(雷帕霉素哺乳动物靶点[mTOR]),从而阻止细胞周期并抑制淋巴细胞对细胞因子刺激的反应。

西罗莫司一般情况下和环孢素及皮质激素同时使用,适用于肾脏功能不全的患者。副作用包括高脂血症、间质性肺炎、下肢水肿、伤口愈合不佳、伴白细胞减少的骨髓抑制,以及血小板减少和贫血。

依维莫司 常用于预防肾脏和肝脏移植排斥反应。它的副作用与西罗莫司相似。

免疫抑制性免疫球蛋白

例子

  • 抗淋巴细胞球蛋白(ALG)

  • 抗胸腺细胞球蛋白(ATG)

两者都是针对人体细胞的动物抗血清部分:

  • 淋巴细胞:ALG

  • 胸腺细胞:ATG

ALG和ATG抑制细胞免疫功能的同时保留体液免疫功能。它们与其他免疫抑制剂同时使用能降低剂量和毒性。 用ALG和ATG治疗急性排斥反应能提高移植物的存活率,移植时使用能降低排斥反应的发生率,并能延后环孢素的使用,从而减少毒性作用。

使用高度纯化的血清成分能显著减少副作用(如过敏反应、血清病、抗原-抗体复合物介导的肾小球肾炎)。

单克隆抗体 (mAbs)

与ALG和ATG相比,针对T细胞的单克隆抗体提供了更高浓度的抗T细胞抗体和更少的无关血清蛋白。

抗IL-2受体的单克隆抗体能阻断活化T细胞分泌的IL-2的作用,从而抑制T细胞的增殖。巴利昔单抗为人源性的也是唯一仍可使用的抗IL-2受体抗体,目前被用于治疗肾、肝和小肠移植的急性排斥反应。他们也被用于移植时的免疫抑制辅助治疗。报道的唯一副作用是严重过敏反应,但是不能排除增加淋巴增殖性疾病的风险。

其他药物

贝拉西普,抑制T细胞共刺激通路的另一种抗体,可在肾移植中使用。然而,进行性多灶性白质脑病(一种致命中枢神经系统病毒性疾病)的发生率似乎增加,其他病毒感染的发生率也在增加。移植后淋巴增殖性疾病是另一个问题。贝拉西普用于因使用钙调神经磷酸酶抑制剂而增加肾毒性风险的肾移植受者。

放射治疗

在肾移植发生排斥反应并且其他治疗(如激素、ATG)无效时,对移植物和(或)受者局部进行放疗。全淋巴照射能安全的抑制细胞免疫,作用原理为早期激活抑制性T细胞,后期对抗原反应特异性细胞克隆清除。然而,由于免疫抑制剂现在是如此的有效,需要放疗是极为罕见的。

治疗进展

治疗进展的方向为抑制移植物抗原特异性的免疫反应,而在同时不影响其他正常的免疫功能。有两项进展受到关注:

  • 利用有细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(CTLA-4)-IgG1融合蛋白阻断T细胞共刺激分子信号转导途径

  • 使用非清髓性移植前治疗(例如,使用环磷酰胺、胸腺照射、ATG和环孢素)诱导嵌合(供体和受体免疫细胞共存,这可能使移植组织被识别为自身),以诱导短暂的T细胞耗竭、供体造血干细胞的移植,以及来自同一供体的实体器官移植的耐受性(正在研究中)

表格
表格

移植后并发症

包括下列并发症:

  • 排斥

  • 感染

  • 肾功能衰退

  • 肿瘤

  • 动脉粥样硬化

排斥

实体器官的排斥反应可以为超急性、加速性、急性或慢性(迟发性)。这些类别可以通过开始的时间和组织病理学进行大致区分。症状因器官而异(见表按类别分类的移植排斥表现

超急性排斥反应具有以下特点:

  • 发生在移植后48小时内

  • 由预先存在的结合补体的抗移植物抗体(预致敏)造成。

  • 表现为小血管血栓和移植物梗死。

在进行预先组织配型后,已经非常罕见(<1%)。除了祛除移植物外没有有效的治疗方法。

加速性排斥反应具有以下特点:

  • 发生在移植后3-5天内

  • 由预先存在的未结合补体的抗移植物抗体造成

  • 组织病理特征是细胞浸润,伴或不伴有血管改变

加速性排斥反应也相当少见。治疗方法为大剂量激素冲击疗法,如果发生血管改变,则使用抗淋巴细胞血清制剂。血浆置换可以更快地清除循环中的抗体,已经取得了一些成功。

急性排斥 是移植后的移植物破坏反应,具有以下特点:

  • 发生在移植后5天,与超急性和加速性排斥反应不同,急性排斥反应是由新发的抗移植物T细胞反应介导,而不是通过先前存在的抗体

  • 是由T细胞介导,对同种异体移植组织相容性抗原的迟发超敏反应

  • 其特征为单个核细胞浸润,伴有不同程度的出血,水肿和坏死,但血管完整性一般保持不变(尽管血管内皮细胞是免疫攻击的主要对象)

在移植后10年内发生的约1/2的排斥反应属于急性排斥反应。 急性排斥反应经常可被加强的免疫抑制治疗逆转(如激素和/或ALG的冲击疗法)。当急性排斥反应缓解后,移植物已经损坏的部分将会被纤维组织修补,其余部分可以保留原有的功能,一般来说免疫抑制剂的使用可以降到非常低的水平,移植物可以存活较长时间。

慢性排斥反应是移植器官功能障碍,通常没有发热。它具有以下特点:

  • 典型的慢性排斥反应发生在移植后的几个月到几年内,但也有些可发生在移植后的几周内。

  • 有多种原因,包括早期或晚期抗体介导的排斥反应、围术期缺血和再灌注损伤、药物毒性、感染和血管因素(如高血压、高脂血症)。

  • 病理特征为新生成的内膜,包括平滑肌和细胞外基质(移植动脉硬化)逐渐将血管内腔闭塞,导致斑块状的缺血和纤维增生。

慢性排斥反应约占所有排斥反应的1/2。慢性排斥反应不受免疫抑制剂的影响而自行进展,现在仍没有明确有效的治疗方法。已有他克莫司在少数患者中控制慢性肝排斥的报道。

表格
表格

感染

移植患者容易遭受感染,因为

  • 使用免疫抑制剂

  • 继发性免疫缺陷伴器官衰竭

  • 手术治疗

偶然供体会成为感染源(如巨细胞病毒[CMV]感染)。

无局部症状性的发热是感染的常见表现。当然,发热也可以是急性排斥反应的表现,但其通常还会伴有移植器官功能衰竭的表现。 如果不伴有移植物器官功能衰竭,则对于发热的诊断过程与不明原因发热类似;了解发热时症状和体征出现的时间有助于鉴别诊断。

移植后的第一个月内,与其他术后院内感染相同,大多数感染是由细菌或真菌引起(如, Pseudomonas铜绿假单胞菌肺炎、革兰氏阳性细菌引起的伤口感染)。这时最重要的威胁是早期感染的病原可能感染到移植物或缝合处的血管,造成真菌性动脉瘤或伤口裂开。

机会感染多在移植后1~6个月内发生(治疗见诊疗手册别处)。感染可能是细菌性(如李斯特菌或诺卡放线菌)、病毒性(如BK病毒[肾移植受者中常见的机会性多瘤病毒]、CMV、EBV、水痘-带状疱疹病毒、乙型肝炎或丙型肝炎病毒)、真菌性(如曲霉菌、隐球菌、 卡氏肺囊虫感染)或寄生虫性的(如类圆线虫、弓形虫、锥虫、利什曼原虫)。许多这些感染均与使用高剂量的皮质类固醇相关。

移植6个月后,约80%的患者感染风险恢复到基线水平。 约有10%的患者出现早期感染并发症,如移植物病毒感染、迁延性感染(如CMV视网膜炎,结肠炎)或病毒感染引发的肿瘤(如肝炎和和随后的肝细胞癌,人乳头状瘤病毒和随后的基底细胞癌)。其他患者(5%~10%)出现慢性排斥反应,需要大剂量的免疫抑制剂,因此发生机会感染的风险很高。感染的风险取决于接受的移植物,接受肾移植风险最低,肝和肺移植受者风险最高。

大多数患者在移植后都会接受抗生素治疗以降低感染风险。 应依据个体的风险不同和移植种类的不同选择抗生素,常规包括甲氧苄氨嘧啶/磺胺甲唑80/400mg口服,1次/日,持续4~12个月,预防 P. jirovecii肺孢子虫感染或肾移植后肾盂肾炎。 粒细胞减少的患者有时也给予喹诺酮类的抗生素(如左旋氧氟沙星500mg口服或静注,1次/日)预防革兰氏阴性菌感染。通常情况下,患者预防性用更昔洛韦或阿昔洛韦,因为CMV和其他病毒感染较常发生在移植后的头几个月,当免疫抑制剂剂量最高时。给予的剂量取决于患者的肾功能。

移植后可以安全的给予灭活疫苗。必须平衡减毒活疫苗的风险与他们的潜在收益,因为在免疫抑制的患者可以发生临床显著的感染和加剧排斥反应,即使血液中免疫抑制剂水平很低。

肾脏疾病

在实体器官移植后的前6个月内,15~20%的患者的肾小球滤过率(GFR)下降了30~50%。这些患者通常也发生高血压。接受肠道移植的发生率最高(21%),因为需要高的血液免疫抑制剂(通常是钙调神经磷酸酶抑制剂 )水平维持移植物。接受心-肺移植的发生率最低(7%)。钙调神经磷酸酶抑制剂的肾毒性和致糖尿病作用是最重要的因素,但围手术期肾损害、移植前肾功能不全和其他肾毒性药物的使用也有影响。

在最初的下降后,GFR通常会稳定或减缓下降的速度。尽管如此,进展到终末期肾病需要透析的患者,其死亡风险高4倍,除非进行肾移植。移植后早期停止使用钙调神经磷酸酶抑制剂可以预防肾衰竭,但是安全的最小剂量仍不清楚。

肿瘤

长期使用免疫抑制剂会使由病毒感染导致的肿瘤发生率增加,特别是鳞状细胞癌和基底细胞癌,淋巴细胞增生(主要是B细胞非霍奇金淋巴瘤)、肛门与生殖器(包括宫颈)癌、口咽癌和卡波西肉瘤。

治疗与没有使用免疫抑制的患者类似,对于肿瘤分级低的患者,通常不需要减少或停止免疫抑制剂的用量,但在恶性程度高的肿瘤或淋巴瘤患者中则不然。尤其是,如果发生淋巴增殖性疾病,应当停止嘌呤代谢拮抗剂(硫唑嘌呤,霉酚酸酯)和他克莫司。

其他并发症

移植前有骨质疏松症风险(如因为体力活动减少、烟草和/或酒精摄入,或先已存在的肾脏疾病)的患者可能出现骨质疏松进行性加重,因为免疫抑制剂(尤其是皮质类固醇和钙调神经磷酸酶抑制剂)可增加骨质吸收。非常规的使用维生素D和二磷酸盐,或其他抗骨质吸收的药物,可能对预防此类问题有效。

生长迟滞在儿童患者中,因长期使用激素造成的生长迟滞值得重视。逐渐减少激素用量直到最低维持量可能减轻生长迟滞的问题。

动脉硬化可能由使用钙调神经磷酸酶抑制剂、雷帕霉素(西罗莫司、依维莫司)和激素造成的高脂血症引起,其典型的表现可在肾移植> 15年后出现。

移植物抗宿主病 (GVHD)发生在供体T细胞对受者自身抗原发生应答的情况下。GVHD主要影响 造血干细胞移植s,但是也可能影响肝移植或小肠移植。它可以包括组织炎症损伤,尤其是肝脏、肠道和皮肤,以及血液恶病质。

痛风 既往有高尿酸血症和/或有痛风病史的患者,尤其是接受肾或心脏移植的患者,可能会加重,并可能因药物相互作用而在移植后加重。对尿酸降低药物风险增加的患者进行积极的术前治疗可能有助于预防。

更多信息

以下英语资源可能会有用。请注意,本手册对这些资源的内容不承担任何责任。

  1. United Network for Organ Sharing: Transplant Trends.https://unos.org/data/transplant-trends/:提供器官分配指导和移植的综合信息,包括移植数量

quizzes_lightbulb_red
Test your KnowledgeTake a Quiz!
下载默沙东 诊疗手册应用程序!ANDROID iOS APPS in CHINA
下载默沙东 诊疗手册应用程序!ANDROID iOS APPS in CHINA
下载默沙东 诊疗手册应用程序!ANDROID iOS APPS in CHINA