述评
移植物抗宿主病动物模型的研究现状
国际输血及血液学杂志, 2017,40(1) : 72-75. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-419X.2017.01.014
摘要

移植物抗宿主病(GVHD)是异基因造血干细胞移植(allo-HSCT)后影响患者生活质量和长期生存的重要因素,是导致allo-HSCT失败的主要原因之一。近年来,随着GVHD动物模型的长足发展,GVHD的病理生理学机制也有更深入的认识。笔者就近年来国内外GVHD动物模型研究进展进行综述。

引用本文: 吴涛, 白海, 王存邦. 移植物抗宿主病动物模型的研究现状 [J] . 国际输血及血液学杂志, 2017, 40(1) : 72-75. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-419X.2017.01.014.
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目前,造血干细胞移植(hematopoietic stem cell transplantation,HSCT)是多种恶性血液病、部分实体肿瘤及自身免疫性疾病的重要治疗方法。近年来,随着移植技术的不断进步,人类白细胞抗原(human leucocyte antigen,HLA)半相合异基因造血干细胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation,allo-HSCT)已成为治愈恶性血液病的重要手段[1]。但是allo-HSCT后的移植物抗宿主病(graft versus host disease,GVHD)发生率高,是引起移植相关死亡的主要原因之一。由于对GVHD病理生理机制尚未完全明确及缺乏合适的动物模型,因此GVHD是allo-HSCT后的重要并发症,也是影响allo-HSCT成功的主要原因。笔者就目前国内外GVHD动物模型研究进展进行综述如下。

1 急性移植物抗宿主病动物模型

急性移植物抗宿主病(acute graft versus host disease,aGVHD)通常发生在移植后100 d内。此时患者接受预处理后组织损伤,供者T细胞受促炎因子作用,被受者抗原提呈细胞(antigen presenting cell,APC)活化。小鼠移植模型最常见的供、受鼠组合为主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)不相合的C57BL/6供鼠和BALB/c受鼠,而这个MHC不相合移植模型呈现出aGVHD样表现,能够被CD4 T细胞或CD8 T细胞单独诱导[2]。皮肤、肝、胃、肠道和肺均被证实是aGVHD重要的受累器官,在严重病例甚至出现淋巴细胞计数减少和胸腺严重受损。

这种MHC不相合移植模型也被应用于aGVHD某些方面的研究,如对不同辅助性T淋巴细胞(helper T lymphocyte,Th)亚群功能的研究。通过精巧的实验设计,运用Th1、2、17经典的细胞因子γ干扰素、白细胞介素(interleukin,IL)-4、-17基因敲除或双基因敲除的动物移植模型,成功证明这些Th亚群在aGVHD中作用各具特点:Th1被认为对所有器官都非常重要,尤其是对肝脏和胃、肠道;Th2则对肺损伤至关重要;Th17优先但不仅限于在皮肤中扩增,并可引起皮肤严重受损,同时可能通过其他途径促进aGVHD发生[2,3]

国内外学者在这种移植模型基础上,进行了许多aGVHD发生机制方面的研究。Li等[4]以MHC不相合的C57BL/6小鼠为供鼠,以BALB/c小鼠为受鼠的动物试验结果显示,进行全身照射(total body irradiation,TBI)前以CD3单克隆抗体进行预处理,可以预防aGVHD的发生,并且可以保留移植物抗白血病(graft versus leukemia,GVL)效应。但该aGVHD预防过程常伴随供鼠T细胞归巢、趋化因子受体(chemokine receptor,CCR)表达及GVHD靶器官趋化因子表达均受到抑制。因此,该研究进一步发现,CD3单克隆抗体预处理后,供鼠T细胞表达介导免疫细胞肠道归巢的α4β7及趋化因子受体9表达受到抑制,是由引流淋巴结中CD103树突状细胞(dendritic cell,DC)的减少所致,并且后者的减少与其表面CCR7表达的下调有关,而CCR7却是组织中DC迁移至引流淋巴结所必需的物质。上述研究结果表明,CD3单克隆抗体预处理不仅能够降低组织释放趋化因子,而且能够阻止组织中的DC迁移至引流淋巴结中,从而减低了引流淋巴结中DC使供鼠T细胞具有组织趋向性的能力。

同样在MHC不相合的C57BL/6供鼠和BALB/c受鼠的基础上,Deng等[5]通过比较野生型和程序性死亡受体配体(programmed death ligand,PD-L)1(又称B7H1)基因敲除的受鼠中,野生型和程序性死亡(programmed death,PD)-1敲除(PD-1-/-)受鼠的CD4传统T细胞(conventional T cell,Tcon)的增殖和凋亡发现,B7H1/CD80的相互作用可增加T细胞增殖,而T细胞凋亡增加则是由B7H1与PD-1的相互作用所引起的。这一发现在体外混合淋巴细胞反应试验中也得到证实。通过抗B7H1单克隆抗体特异性阻断B7H1/CD80轴,减少野生型异体反应性Tcon的增殖、IL-2的产生、PD-1的表达及凋亡,从而加重aGVHD。与此相反,特异性阻断B7H1/CD80的相互作用,可减少供鼠PD-1-/-Tcon的增殖,但不影响其凋亡,从而减轻aGVHD。

赵恺等[6]探讨IL-22对异基因骨髓移植(allogeneic bone marrow transplantation,allo-BMT)后并发aGVHD小鼠胸腺的修复作用及其对胸腺免疫功能的影响进行研究。该实验分为正常对照组、aGVHD小鼠注射IL-22组、aGVHD小鼠注射磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS)组结果显示,移植后14 d时aGVHD小鼠注射IL-22组小鼠的胸腺细胞总数为(14.6±5.1)×104个,明显高于aGVHD小鼠注射PBS组的(6.2±2.9)×104个,差异有统计学意义(P<0.05);aGVHD小鼠注射IL-22组小鼠胸腺细胞数量随移植时间延长持续增多,至移植后21、28 d胸腺细胞数量与正常对照组小鼠相比,差异无统计学意义(P>0.05),并且仍高于aGVHD小鼠注射PBS组(P<0.05);小鼠allo-BMT后注射IL-22对胸腺成熟CD4和CD8T细胞的比例无影响,但可显著提高未成熟CD4CD8T细胞亚群的比例。IL-22可上调胸腺γ干扰素+CD4T细胞比例[(2.42±0.75)%]和γ干扰素+CD8T细胞比例[(5.44±0.47)%],而对IL-17+CD4T细胞和IL-17+CD8T细胞无影响。该研究结果表明,IL-22可加速allo-BMT后小鼠胸腺的修复过程,并增强胸腺CD4和CD8T细胞分泌Γ干扰素的能力降低aGVHD发生率。

纳宁等[7]以C57BL/6小鼠为供鼠,BALB/c小鼠为受鼠的研究结果显示,BALB/c小鼠经TBI后移植同种异基因小鼠骨髓细胞+脾细胞可成功制作稳定的aGVHD小鼠模型。与上述采用TBI的方法不同,李乃农等[8]采用白消安联合氟达拉滨(fludarabine,Flu)预处理方案、选择C57BL/6及CB6F1分别作为半相合移植供、受鼠,建立了应用化疗预处理方案,建立稳定的半相合移植aGVHD动物模型,为研究预处理方案引起的aGVHD机制提供了稳定、可靠的实验平台。

由于上述各种aGVHD动物模型的建立及各种基因敲除小鼠的应用,使国内外研究者对aGVHD的病理生理学机制有更加明确的认识。同时,该类动物模型的应用也为探索更多方法以预防aGVHD这一移植后的重要并发症提供重要研究基础。

2 慢性移植物抗宿主病动物模型

与aGVHD不同,慢性移植物抗宿主病(chronic graft versus host disease,cGVHD)通常发生在移植100 d后,并且可持续终生[9,10,11,12]。cGVHD的临床表现类似自身免疫性疾病,被视为是自身免疫性疾病的一种[13]。实际上,cGVHD通常以自身抗体形成为主要特点,并且伴胶原沉积,部分严重cGVHD患者临床表现与系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE),干燥综合征,多发性硬化等胶原血管病相似[14]

有许多研究者试图采用其他小鼠移植模型重现cGVHD的发生过程,但是上述模型均较难建立。早期有研究者运用父代移植入子代的移植模型(以DBA/2父代小鼠作为供鼠,B6D2子代小鼠作为受鼠),这是1个无TBI、MHC不相合的模型,并且在该模型中受鼠细胞不排斥供鼠细胞,但是供鼠细胞具有显著受鼠反应性[15,16,17,18]。这个cGVHD模型中,供鼠CD4 T细胞与受鼠B细胞相互作用,可导致狼疮样系统性自身免疫综合征。但是,由于上述模型建立过程不包含放化疗,并且部分依赖于在人类患者预处理过程中已经被清除的B细胞,因此,该模型也被质疑是否具有临床相关性。其他cGVHD的小鼠模型基本上都是应用MHC相合、微小抗原不相合的配对,如B10.D2供鼠移植到BALB/c受鼠和DBA/2供鼠移植到BALB/c模型[14,15,19,20,21,22,23]

B10.D2供鼠移植至BALB/c受鼠的cGVHD模型可反映许多人类cGVHD的特点。其主要特点包括疾病相对较迟发生,出现毛发脱落、胶原沉积增加的皮肤症状,肺纤维化和唾液腺受到损伤[20,21,24]。此外,供鼠CD4 T细胞易导致cGVHD的发生[24]

DBA/2供鼠移植至BALB/c受鼠的cGVHD模型,是近年发展起来的另一个MHC相合、微小抗原不相合的移植模型。与B10.D2供鼠移植至BALB/c受鼠的cGVHD模型相似,此模型也可反映硬皮病样皮肤损害的发生,胶原沉积的增加,唾液腺、肝、肺、胃、肠道的损伤等许多人类cGVHD的特点[14,22,23],并且自身抗体产生和肾脏损伤均可导致蛋白尿和腹水。cGVHD的发生高度依赖于供鼠B细胞的存在,当无供鼠B细胞存在时,cGVHD症状明显减轻[14]

同样是DBA/2供鼠移植至BALB/c受鼠的cGVHD模型,Young等[25]研究结果发现,尽管供鼠B细胞对于aGVHD的严重程度影响甚微,但是其在皮肤、肺等aGVHD和cGVHD的共同靶器官的持续组织损害中起重要作用,而且可显著增加唾液腺等cGVHD典型靶器官的损伤。在cGVHD的病理生理过程中,供鼠B细胞被供鼠CD4T细胞活化,并上调MHCⅡ共刺激分子。作为高效的抗原提呈细胞,供鼠B细胞又可增加供鼠CD4T细胞的克隆增殖、自体反应性及IL-7Rα的表达及存活。上述变化可极大促进供鼠CD4T细胞介导自身免疫样cGVHD的能力,因此CD4T细胞被分离出来后能在继发性供鼠B细胞缺乏的条件下导致移植受鼠发生cGVHD。所以,供鼠B细胞通过增加致病性CD4T细胞的克隆增殖、分化及存活促进cGVHD的发生。

Wu[26]等研究结果显示,在MHC不相合的C57BL/6供鼠移植至BALB/c受鼠,及MHC相合的C3H.SW供鼠移植至C57BL/6.SJL受鼠的传统aGVHD模型中,存活至移植后60 d的受鼠发生皮肤纤维化、唾液腺损伤及自身抗体产生等一系列cGVHD的特点。供鼠CD8 T细胞比CD4 T细胞更易于诱导cGVHD。受鼠胸腺和新生的供鼠型CD4 T细胞对于供鼠CD8 T细胞诱导cGVHD是必需的。供鼠CD8 T细胞首先损伤受鼠胸腺髓质上皮细胞,并损伤其阴性选择功能,导致自体反应性CD4 T细胞的产生,使胸腺进一步受到损伤而加重cGVHD的发生。移植后短期使用CD4单克隆抗体治疗,可使胸腺损伤恢复并预防cGVHD的发生。因此,供鼠CD8 T细胞只通过胸腺依赖途径引起cGVHD的发生,而供鼠CD4 T细胞可以通过胸腺依赖和胸腺非依赖两种途径,引起cGVHD的发生。

黄欣等[27]通过MHC相合,次要组织相容性抗原(minor histocompatibility antigen,miHA)不合的allo-BMT,建立cGVHD小鼠模型。该实验分为空白对照组、放射对照组、移植对照组和cGVHD实验组,每组各有5只小鼠。除空白对照组外,其余各组小鼠均经直线加速器700 cGy的TBI。放射对照组照射后,经尾静脉输注RPMI 1640培养液0.2 mL;移植对照组输注MHC相合miHA不合的B10.D2骨髓细胞8×106个;cGVHD组输注MHC相合而miHA不合骨髓细胞与脾细胞各8×106个。该研究结果显示,移植对照组小鼠在移植后7 d均获得造血重建,至实验结束(移植后50 d)全部存活,并且染色体均为供鼠型;cGVHD实验组小鼠移植后20 d受累皮肤临床评分均>0.6分,移植后50 d时皮肤、肝脏、肺的病理评分明显高于对照组(F=88.02,P<0.05)。该结果表明,照射剂量为700 cGy、输注骨髓细胞数为8×106个、脾细胞数为8×106个的小鼠能成功诱导出cGVHD,可作为临床研究骨髓移植后cGVHD的理想模型。

3 结语与展望

allo-HSCT是目前治疗各种恶性血液病的有效方法,然而GVHD是制约其治疗效果的重要并发症[28,29]。随着对GVHD动物模型的不断发展和完善,才能使得GVHD的病理生理学机制逐步被阐明,从而为一些新的治疗方法提供了理论基础,也为攻克恶性血液病这一难题奠定坚实的基础。

利益冲突
利益冲突

4 参考文献
[1]
黄晓军构建有中国特色的造血干细胞移植体系[J].中华血液学杂志201233(8):601-602.DOI: 10.3760/cma.j.issn.0253-2727.2012.08.001.
HuangXJ. Construction on the system of hematopoietic stem cell transplantation with Chinese characteristic[J].Chin J Hematol201233(8):601-602.DOI: 10.3760/cma.j.issn.0253-2727.2012.08.001.
[2]
YiT, ZhaoD, LinCL, et al. Absence of donor Th17 leads to augmented Th1 differentiation and exacerbated acute graft-versus-host disease[J]. Blood, 2008, 112(5):2101-2110. DOI:10.1182/blood-2007-12-126987.
[3]
YiT, ChenY, WangL, et al. Reciprocal differentiation and tissue-specific pathogenesis of Th1, Th2, and Th17 cells in graft-versus-host disease[J].Blood2009114(14):3101-3112. DOI:10.1182/blood-2009-05-219402.
[4]
LiN, ChenY, HeW, et al. Anti-CD3 preconditioning separates GVL from GVHD via modulating host dendritic cell and donor T-cell migration in recipients conditioned with TBI[J]. Blood2009113(4):953-962. DOI:10.1182/blood-2008-06-165522.
[5]
DengR, CassadyK, LiXet al. B7H1/CD80 interaction augments PD-1-dependent T cell apoptosis and ameliorates graft-versus-host disease[J]. J Immunol, 2015194(2):560-574. DOI:10.4049/jimmunol.1402157.
[6]
赵恺赵冬梅尹玲玲白细胞介素22对移植物抗宿主病小鼠胸腺的修复作用及功能的影响[J].中华血液学杂志201435(9):822-825. DOI:10.3760/cmad.issn.0253-2727.2014.09.008.
ZhaoK, ZhaoDM, YinLL, et al. The role of IL-22 on thymus recovery and its function in mice following allogeneic bone marrow transplantation[J]. Chin J Hematol, 201435(9): 822-825. DOI:10.3760/cmad.issn.0253-2727.2014.09.008.
[7]
纳宁何善阳徐霖. 同种异基因造血干细胞移植急性移植物抗宿主病小鼠模型的制作[J].中华器官移植杂志201132(10):626-629. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-1785.2011.10.013.
NaN, HeSY, XuL, et al. Construction of murine EL9611 erythroleukemia and acute GVHD animal model[J]. Chin J Organ Transplant, 2011; 32(10):626-629. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-1785.2011.10.013.
[8]
李乃农胡晚育李晓帆应用白消安联合氟达拉滨预处理方案建立小鼠半相合骨髓移植移植物抗宿主病模型[J].中华血液学杂志201536(3):238-240. DOI:10.3760/cma.j.issn.0253-2727.2015.03.014.
LiNN, HuWY, LiXFet al. Establishment of a graft-versus-host disease mouse model for haplo-identical bone marrow transpIantation with busulfan and fludarabine conditioning regimen[J]. Chin J Hematol, 201536(3):238-240. DOI:10.3760/cma.j.issn.0253-2727.2015.03.014.
[9]
FilipovichAH, WeisdorfD, PavleticS, et al. National Institutes of Health consensus development project on criteria for clinical trials in chronic graft-versus-host disease: I. Diagnosis and Staging Working Group Report[J]. Biol Blood Marrow Transplant, 2005, 11(12):945-956. DOI:10.1016/j.bbmt.2005.09.004.
[10]
FlowersME, ParkerPM, JohnstonLJ, et al. Comparison of chronic graft-versus-host disease after transplantation of peripheral blood stem cells versus bone marrow in allogeneic recipients: long-term follow-up of a randomized trial[J].Blood2002100(2):415-419. DOI:10.1182/blood-2002-01-0011.
[11]
MartinPJ, SchochG, FisherL, et al. A retrospective analysis of therapy for acute graft-versus-host disease: initial treatment[J]. Blood, 1990, 76(8):1464-1472.
[12]
MielcarekM, MartinPJ, LeisenringW, et al. Graft-versus-host disease after nonmyeloablative versus conventional hematopoietic stem cell transplantation[J]. Blood, 2003, 102(2):756-762. DOI: 10.1182/blood-2002-08-2628.
[13]
ParkmanR. Is chronic graft versus host disease an autoimmune disease? [J].Curr Opin Immunol, 1993, 5(5):800-803.
[14]
ZhangC, TodorovI, ZhangZ, et al. Donor CD4 T and B cells in transplants induce chronic graft-versus-host disease with autoimmune manifestations[J].Blood, 2006, 107(7):2993-3001. DOI:10.1182/blood-2005-09-3623.
[15]
MacDonaldKP, RoweV, FilippichC, et al. Chronic graft-versus-host disease after granulocyte colony-stimulating factor-mobilized allogeneic stem cell transplantation: the role of donor T-cell dose and differentiation[J]. Biol Blood Marrow Transplant, 2004, 10(6):373-385. DOI:10.1016/j.bbmt.2004.02.002.
[16]
KimuraM, IdaS, ShimadaK, et al. Specificity of anti-nuclear antibodies induced in F1 mice undergoing the graft-vs-host reaction: isotypes and cross-reactivities[J]. Clin Exp Immunol, 1987, 69(2):385-393.
[17]
MeyersCM, TomaszewskiJE, GlassJD, et al. The nephritogenic T cell response in murine chronic graft-versus-host disease[J]. J Immunol, 1998, 161(10):5321-5330.
[18]
TschetterJR, MozesE, ShearerGM. Progression from acute to chronic disease in a murine parent-into-F1 model of graft-versus-host disease[J]. J Immunol, 2000, 165(10):5987-5994.
[19]
AndersonBE, McNiffJM, MatteC, et al. Recipient CD4 T cells that survive irradiation regulate chronic graft-versus-host disease[J].Blood, 2004, 104(5):1565-1573. DOI:10.1182/blood-2004-01-0328.
[20]
KaplanDH, AndersonBE, McNiffJM, et al. Target antigens determine graft-versus-host disease phenotype[J]. J Immunol, 2004, 173(9):5467-5475.
[21]
AndersonBE, McNiffJM, JainD, et al. Distinct roles for donor- and host-derived antigen-presenting cells and costimulatory molecules in murine chronic graft-versus-host disease: requirements depend on target organ[J].Blood2005105(5):2227-2234. DOI:10.1182/blood-2004-08-3032.
[22]
ZhaoD, YoungJS, ChenYH, et al. Alloimmune response results in expansion of autoreactive donor CD4 T cells in transplants that can mediate chronic graft-versus-host disease[J]. J Immunol, 2011, 186(2):856-868. DOI: 10.4049/jimmunol.1002195.
[23]
ZhaoD, ZhangC, YiT, et al. In vivo-activated CD103CD4 regulatory T cells ameliorate ongoing chronic graft-versus-host disease[J].Blood2008112(5):2129-2138. DOI:10.1182/blood-2008-02-140277.
[24]
LevyS, NaglerA, OkonS, et al. Parotid salivary gland dysfunction in chronic graft-versus-host disease (cGVHD): a longitudinal study in a mouse model[J]. Bone Marrow Transplant, 2000, 25(10):1073-1078. DOI:10.1038/sj.bmt.1702383.
[25]
YoungJS, WuT, ChenY, et al. Donor B cells in transplants augment clonal expansion and survival of pathogenic CD4 T cells that mediate autoimmune-like chronic graft-versus-host disease[J].J Immunol2012189(1):222-233. DOI:10.4049/jimmunol.1200677.
[26]
WuT, YoungJS, JohnstonH, et al. Thymic damale, impaired negative selection, and development of chronic graft-versus-host disease caused bydonor CD4 and CD8 T cells[J].J Immunol, 2013191(1):488-99. DOI:10.4049/jimmunol.1300657.
[27]
黄欣翁建宇吴萍miHA不合异基因骨髓移植后慢性移植物抗宿主病小鼠模型的建立[J].国际输血及血液学杂志201437(2):97-101.DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-419X.2014.02.001.
HuangX, WengJY, WuP, et al.Establishment of a murine model of chronic graft-versus-host disease after minor histocompatibility antigen mismatched bone marrow transplantation[J]. Int J Blood Transfus Hematol, 2014, 37(2):97-101. DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-419X.2014.02.001.
[28]
MorelliAE, LarreginaAT. Concise review: mechanisms behind apoptotic cell-based therapies against transplant rejection and graft versus host disease[J].Stem Cells201634(5):1142-1150. DOI: 10.1002/stem.2326.
[29]
TeshimaT, ReddyP, ZeiserR. Reprint of: acute graft-versus-host disease: novel biological insights[J].Biol Blood Marrow Transplant201622(1):11-16.DOI: 10.1016/j.bbmt.2015.10.001.
 
 
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