抗体介导排斥反应始于抗体和移植物抗原的有效结合。随血流运动中的抗体和相对固定的靶抗原能否结合，取决于两者之间的引力势能和抗体的运动动能之间的相对大小。抗原抗体间的引力势能主要由两者间的亲和力决定，是相对固定的。人抗体的动能取决于其运动速度，运动越快，动能越大(动能＝质量×运动速度2/2)。由于抗体在毛细血管中流动最慢，动能最小，因此抗体最易结合并损伤毛细血管内皮。尽管抗体在毛细血管内的运动速度最慢(≤1 mm/s)，但相较于抗体本身的直径而言(<10 nm)，其相对运动速度是每秒钟移动10万个抗体直径大小的距离，接近百米世界纪录保持者博尔特最快跑动时相对速度的2万倍。在抗体以如此快速相对运动的情况下，抗原抗体间的引力势能可能不足以克服抗体的运动动能，使得抗原抗体不易结合。这些血流动力学和抗体相对运动速度的基本概念，至少给移植临床医师提供如下启发：(1)在抗体的体外检测时，抗体和抗原在同一个反应体系中，两者之间无相对运动，结合反应容易发生；而在体内环境中，随血流运动中的抗体要结合到相对固定的器官组织的靶抗原上需要克服抗体运动的动能；(2)细胞杀伤性治疗药物对血液中靶细胞的清除效率通常远高于对组织中的靶细胞，因为药物和血液中靶细胞之间是伴行状态，无相对运动，而药物要结合到组织中相对固定的靶细胞时，需要克服其巨大的运动动能；(3)有些受者在移植后体内可以检出供者特异性抗体，但抗体介导排斥反应并不一定会在短期内发生，其原因可能是抗体无法和靶组织抗原有效结合。一则是由于抗原抗体间亲和力不够强，导致两者间较低的引力势能；二则是由于微血管血流通畅，抗体维持较大的动能；(4)缺血再灌注或其他因素引起血管内皮受损后，容易导致损伤部位血栓形成，引起毛细血管部分甚至全部堵塞、血流变慢，从而增加了抗体和靶抗原的结合机会；(5)根据血流速度能影响抗原抗体结合的原理，我们可以合理地推断，维持一个良好的移植器官的微循环，将有助于抗体介导排斥反应的预防和治疗。可选的治疗方案包括：抗白细胞黏附、抗血小板沉积、抗红细胞聚集，降脂、降血黏度，多喝水、以及适当运动等。这样的治疗方针在预防和治疗细胞介导排斥反应中也同样重要。
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抗体介导排斥反应(AMR)是由移植受者体内产生的、针对供者来源的HLA或非HLA类抗原的供者特异性抗体(DSA)引起，是最终导致移植物失功的最主要原因[1,2,3,4,5]。以器官移植为例，AMR的病理机制分为2个阶段：第一阶段是原发作用阶段，是由DSA引起的内皮细胞的病理损伤；第二阶段是继发作用阶段，是继发于内皮细胞受损后的、由抗体及其他炎症细胞和体液因子共同引起的移植物的实质和间质的炎症反应[3]。
AMR的原发作用起始于DSA和血管内皮细胞表面异体抗原(HLA或非HLA)的有效结合。原发作用机制包括补体依赖性和非补体依赖性作用机制(抗体介导细胞毒，ADCC)两条途径。补体依赖性作用机制中，补体激活后可直接通过形成膜攻击复合体损伤内皮，也可以通过补体片段诱导炎症细胞、或通过补体-补体受体诱导吞噬细胞，导致内皮细胞的损伤。非补体依赖的ADCC途径的作用主要通过Fc受体阳性的有细胞毒功能的杀伤细胞对内皮细胞的损伤(图1)。
AMR的继发作用是指由DSA引起的内皮细胞受损后，由抗体、炎症细胞和体液因子等共同作用导致的移植物实质和间质的病理损伤。其主要表现和其他病理因素导致的内皮损伤后的急性或慢性病理表现相同，类似急、慢性炎症反应。以移植肾为例，急性或活动性AMR的典型病理表现包括微血管炎，如血栓性微血管病，肾小球和肾小管管周毛细血管的炎症反应，动脉内膜炎，透壁性动脉炎，急性肾小管损伤等；慢性AMR的病理变化包括管周毛细血管基底膜增生分层，血管内膜纤维化、白细胞浸润等[6]。引起这些继发性病理损伤的机制包括：首先，内皮受损后基底膜暴露，引起白细胞黏附、血小板沉积、红细胞聚集，导致毛细血管等微小血管内形成血栓，而引起血管狭窄或堵塞(急性或慢性活动性表现)；其次，在内皮受损后未及时修复的情况下，病理损伤可以深入到累及血管平滑肌，血管平滑肌在反复或长期病理损伤的情况下增生(慢性表现)，引起血管狭窄或堵塞；内皮细胞的长期受损也可导致其增生，并和其他病理因素共同作用引起血管狭窄或堵塞。血管的狭窄或堵塞最终导致器官的缺血性损伤；另外，内皮损伤后，抗体、炎症细胞、体液因子等可以直接浸润到组织间隙，引起间质的炎症损伤(急性或慢性活动性表现)，长期的炎症损伤可以引起间质纤维化(慢性表现)，最终导致组织器官的功能受损(图2)。
如上所述，在DSA引起AMR的病理作用机制中，最具特征性的机制在于4种DSA对内皮细胞的原发性损伤作用，而内皮细胞受损后的所有的继发性病理损伤则无异于其他因素导致的内皮损伤后的继发病变。根据以上机制，临床上在考虑AMR的预防和治疗措施时，目前的对因治疗方针包括：控制或清除抗体和其来源细胞[7,8]、抑制补体激活[9]、和控制ADCC的发生[10]；而对症治疗方针主要是控制内皮受损后继发的炎症反应[11,12]。
由于DSA对内皮细胞损伤的原发作用首先取决于抗原抗体是否能有效结合，而影响两者有效结合的因素有很多，包括抗原抗体之间的亲和力、抗体的浓度、抗体随血流在体内不同血管中的运动速度等。本文重点讨论血流动力学在抗原抗体结合反应中的作用及其对AMR发生的影响，并探讨血流动力学的基本原理对我们预防和治疗AMR的临床实践的启发作用。
生理学上通常以mm/s为单位的中位线速度来表示血循环中某一质点在血管内的运动速度。血流的中位线速度与血流量成正比，而与血管横断面的总面积成反比。因为不同血管的管径不同，血流速度差异非常大。在安静状态下，主动脉的中位线速度大约为220 mm/s，由于毛细血管横断面的总面积比主动脉的横断面面积大220~440倍，因此，毛细血管血流的中位线速度在0.5~1.0 mm/s之间。在运动状态下，血管里的血流速度会增加数倍。
抗体对移植物血管内皮的损伤作用依赖于抗体和靶抗原的结合能力，而血流中运动着的抗体和相对固定的内皮细胞表面抗原结合并最终导致内皮损伤的过程，受到抗体和其靶抗原亲和力大小、抗体数量、以及抗体在血管里流速等多重因素的影响。物体运动的动能E依赖于物体本身的质量m和其运动速度V(E＝mV2/2)。由于大血管内血流的最快速度是毛细血管的220~440倍，抗体在大血管内的动能是在毛细血管内动能的48 400~193 600倍，因此抗体要结合到大血管壁内皮细胞表面的靶抗原上所需克服的动能，要比毛细血管高48 400~193 600倍。因此，供者特异性抗体引起的内皮细胞损伤必然首先发生在毛细血管，比如管周毛细血管[6]。
抗体介导排斥反应始于抗体和移植物抗原的有效结合。随血流运动中的DSA和相对固定的靶抗原能否结合，取决于两者之间的引力势能和DSA运动动能之间的相对大小。抗原抗体间的引力势能主要由两者间的亲和力决定，相对固定。而DSA的动能取决于其运动速度，运动越快，动能越大(动能＝质量×运动速度2/2)。假设抗体在毛细血管中的绝对线速度是1 mm/s，尽管这个速度在我们人类看来非常慢，然而，相较于抗体(IgG)本身不到10 nm的直径而言[13]，其相对速度是非常大的，相当于抗体在血管中每秒跑过10万个抗体本身直径大小的长度。依据资料记载，人类目前最快的跑步绝对速度是百米世界纪录保持者博尔特创造的100 m/9.58 s，博尔特的身高是1.95米，其百米的相对速度是每秒跑过5.4个自身身高的距离。比较而言，抗体在毛细血管内的相对流速是人类最快奔跑速度的18 518倍。可以设想，如此快速运动中的抗体要结合到血管内皮上静止的靶抗原难度很大，因为抗原抗体间的引力势能要克服抗体快速运动所拥有的巨大动能。
体外检测抗体的实验条件是抗体和其靶抗原在相对静止的较小反应体系中发生孵育反应。在这样的反应体系中，抗体和其靶抗原之间不存在相对运动，抗原抗体的结合仅依赖于两者之间的引力势能，不需要克服抗体运动的动能。然而，移植受者体内的供者特异性抗体，由于其随血流在体内循环，尽管其在毛细血管中的线速度是最小的，但相对与抗体自身的大小而言，其相对运动的速度是飞快的，抗体和靶抗原之间的亲和力所导致的两者间的引力势能，要克服抗体飞速运动带来的动能，并非易事。抗体运动速度越快，结合越难。
近年来，利用蛋白A或蛋白G免疫吸附柱清除体内有害抗体的方法逐渐在临床上得以推广，相较于血浆置换法，免疫吸附有其独特的优势：它可以特异性吸附有害的抗体，但对血浆中的其他内容物包括治疗药物没有明显影响。但是在免疫吸附柱使用过程中，对于血浆过柱流速的因素要引起特别的关注，如果流速过快，血浆中的目标抗体的运动动能将远远超过吸附材料中蛋白A或蛋白G对抗体亲和力的引力势能，从而导致大大地降低了吸附效率。
B细胞表面标志物CD20特异性的利妥昔单克隆抗体，不仅是B细胞性白血病和淋巴瘤的有效治疗药物，也是AMR预防和治疗中最为常用的药物之一。它可以非常有效地杀伤体内CD20阳性的B细胞。利妥昔单抗人体药效动力学研究发现，单次剂量375 mg/m2的治疗后，外周血中，CD20阳性的B细胞1~3 d清除了90%，1~2周后达到100%。然而淋巴组织中B细胞的清除效率要差很多[14]。这种利妥昔单抗对外周血和淋巴组织中B细胞差异性疗效的原因可能有许多，比如B细胞的数量分布不均一等，但利妥昔单抗和靶抗原相对速度的关系也是一个绝对不可忽视的原因。当利妥昔单抗进入血循环后，只要剂量足够，它和循环血中的B细胞在血管里随血液一起流动，利妥昔单抗与B细胞是伴行的状态，他们之间是相对静止的，利妥昔单抗可以非常容易地结合到伴行中的B细胞表面，对其施行杀伤作用；对于淋巴组织中的B细胞，尽管利妥昔单抗和B细胞表面的CD20靶抗原的亲和力非常高，但是在快速运动中，利妥昔单抗要结合到静止的B细胞表面去杀伤靶细胞就要困难很多。同样，其他细胞杀伤性药物，比如抗肿瘤药物，对血液循环中的肿瘤细胞杀伤效率，也会高于其对组织或器官中靶细胞的作用。
移植临床观察中我们经常会发现，有些受者体内检出了抗体，但抗体长期存在，并没有在观察期发现AMR的发生，或者抗体存在了很长时间后才发生了AMR[15]。这种现象的出现，可能包括多种原因：抗体和抗原的亲和力不强，抗体数量有限，抗体激活补体功能或引起ADCC的作用力较低，移植器官内皮细胞自我修复、代偿功能高于抗体引起的内皮损伤等[3,16]。此外，重要的原因可能还包括在微循环通畅的情况下快速运动中的抗体和静止的靶抗原之间的亲和力，即两者之间的引力势能不足以克服抗体高速运动时所拥有的动能。因此我们会发现，尽管外周血里能检测到抗体，有时抗体的浓度还很高，AMR并没有发生。
如上所述，在血液循环功能正常的情况下，抗体随血液在血管中流动，哪怕是在血流线速度最慢的毛细血管中，抗体的相对流速也是非常惊人的。因而，抗体要结合到相对静止的血管内皮细胞表面的靶抗原上并非易事。原因是抗原和抗体之间的相互结合力要克服巨大的抗体流动的动能。但是，假如由于某些原因导致毛细血管中血流速度明显下降，抗体和靶抗原的结合就会变得更为容易，从而最终引起AMR的发生。比如，在缺血再灌注损伤的情况下，体内产生过多的自由基等损伤因子，对内皮细胞膜造成破坏，导致损伤部位的白细胞(尤其是中性粒细胞)黏附、血小板沉积、和红细胞聚集，造成毛细血管部分甚至全部堵塞。这一病理机制至少部分解释了为什么移植物功能延迟(delayed graft function，DGF)的受者中，排斥反应的发生率要远远高于其他没有DGF的受者[17]。因为引起DGF的最主要原因之一就是缺血再灌注损伤导致血管内皮受损，从而影响移植器官的血液循环。血流变慢有利于抗体和靶抗原的结合，增加了AMR发生的概率。这一机制解释了DGF受者中排斥反应往往高发的临床现象。同样的，细胞介导的排斥反应也会因为血管受阻、血流变慢，而更容易发生。
之前在探讨抗体介导排斥反应的预防和治疗的时候，根据临床上成功的病例报道，我们曾经把抗凝治疗作为除了控制抗体及其来源细胞、抑制补体激活等综合治疗方案之外的主要治疗方法之一[3]。本文探讨的血流动力学及抗体相对流速的概念，进一步解释了微小血管的阻塞或其他原因导致的血流速度减慢，将有利于抗体和其靶抗原的结合，从而导致AMR更易发生，这为我们之前提出的AMR综合治疗方案中抗凝治疗的观点提供了进一步的理论依据。
因此，本文的中心思想就是希望借此提醒移植临床医师，根据血流速度能影响抗原抗体结合的原理，我们可以合理地推断，维持一个良好的移植器官的微循环将有助于抗体介导排斥反应的预防和治疗。可选的治疗方案包括：抗白细胞黏附、抗血小板沉积、抗红细胞聚集，降脂、降血黏度，多喝水以及适当运动等。这样的治疗方针在预防和治疗细胞介导的排斥反应中也同样重要。
所有作者均声明不存在利益冲突
