文摘
角膜是全世界最常见的移植组织之一。然而,它通常省略transplantology领域的。角膜移植是许多眼部疾病进行治疗。它恢复视力显著提高生活质量。银行的移植眼角膜和先进的外科技术的发展增加了可用性和移植的结果。尽管巨大的增长在移植领域的实验室检测,标准角膜移植仍然不包括HLA打字或同种抗体检测。这个标准的做法是基于免疫特权教条占角膜移植的成功率很高。然而,越来越需要再移植在高危患者明显拒绝原因的风险更高眼科移植中心重新评估他们的标准算法。本文我们讨论免疫特权机制影响同种异体移植物接受和破坏眼睛的自然免疫抑制环境的因素。当前测试的发展和免疫抑制治疗(包括细胞疗法),应用于角膜移植时,可能会给很好的结果,减少被拒绝的可能性,减少再移植的需要,现在是相当频繁。
1。介绍
角膜移植角膜移植术)是一种常见的过程中执行许多vision-impairing疾病的治疗。在大多数情况下,这是由于光学原因进行(失明)或由于构造原因(恢复受损的角膜表面)。穿透角膜移植术的全层角膜移植是最常见的过程。然而,板层角膜移植术的选层角膜移植最近获得了意义在临床设置。角膜移植是最成功和最频繁执行的实体器官移植与全球每年185000程序进行(1]。角膜移植存活率高达90%在低风险的患者2只有局部使用免疫抑制剂。不幸的是,在患者的角膜移植排斥率合格作为高风险的类似于肾脏或心脏移植,和免疫抑制剂的使用局部和系统往往是不够的3]。这种差异在存活率是由于角膜immune-privileged站点,有特定的条件破坏这种特权。
免疫特权是一组特征和机制,共同创建一个免疫抑制微环境在眼睛的角膜、前房。免疫特权的关键点总结在图1(1)blood-ocular障碍,(2)免疫抑制房水的环境(AqH),(3)表达细胞表面Fas死亡受体配体(FasL)和程序性死亡受体1配体(PD-L1)在角膜和虹膜细胞,和(4)前chamber-associated免疫偏离(ACAID)和调节性T细胞亚群)的存在3]。
2。免疫的特权
2.1。血管的特权
角膜中央表面是眼睛的一部分,必须清楚来执行其功能。在生理条件下,仍然是无血管的。这种特性导致其透明度和构成免疫机制同时特权。角膜缺乏血管和淋巴管,由于很多反血管增生的因素(4]。血小板反应蛋白1 (TSP-1)、血管内皮抑制素和色素epithelium-derived因素(PEDF)都发现在角膜组织和AqH,这是证明他们抑制血管形成5- - - - - -7]。另一组可溶性因子,——血管活性肠肽(VIP),α促黑激素(α-MSH),转化生长因子β(TGF -β),抑制淋巴血管形成(8,9]。血管内皮生长因子C (VEGF-C)结合VEGFR-3受体表达的淋巴内皮细胞,促进代这些细胞和诱导血管生成反应。然而,当VEGFR-3是角膜上皮细胞上表达,它结合VEGF-C和限制了其可用性导致了抗血管新生的环境。类似的行动是由可溶性VEGFR-1竞争机制(10]。VEGFR-2基因的可变剪接的结果形成的可溶性VEGFR-2显示抑制这两种类型的血管渗透到角膜(11]。肿瘤坏死factor-related凋亡诱导配体(TRAIL)和组织纤溶酶原激活物(tPA)对血管内皮细胞表达也proangiogenic。然而,在AqH低血清水平的存在,他们发现诱发内皮细胞(神经细胞凋亡12]。这个精细调谐系统可能被中断的过程中一些眼部疾病或任何形式的刺激如创伤、感染,或角膜移植,然后引起结膜血管的侵入角膜。
2.2。可溶性免疫抑制分子
前房液的免疫抑制特性确定了30多年前(13],自那时以来,许多研究有助于阐明特定因素发挥作用这一现象。生成AqH纤毛上皮细胞和视网膜色素上皮细胞(RPE) [14]。新的3-compartment blood-aqueous屏障模型描述AqH流体由纤毛细胞扩散,无蛋白。低水平的血浆蛋白检测到来自虹膜基质,它们存储在浓度高于AqH [15]。此外,流体富含免疫调节分子和细胞因子(表1)。TGF -β是一个著名的免疫抑制细胞因子和抑制干扰素显示吗γ(IFN -γ)生产和诱导TGF -β生产T效应细胞(16]。在ACAID小鼠模型,它被证明是不可缺少的一代的耐受性F4/80 +抗原递呈巨噬细胞的表型角膜。TGF -β增加表达costimulatory F4/80和CD1d而下调表达的分子(17]。在一起α-MSH,诱发T调节细胞,抑制Th1细胞因子的产生,以及抑制巨噬细胞的活性,树突状细胞(dc)和中性粒细胞16- - - - - -18]。α-MSH RPE产生的,它的表达可以调节以自分泌的方式以及诱导巨噬细胞(18]。其他可溶性因子,维持免疫抑制环境AqH包括白介素10 (il - 10), PEDF [19),降钙素相关基因肽(CGRP怎样)20.,21],补体调节蛋白CD59、膜辅助因子蛋白(MCP CD46)衰变加速因子(DAF), CD55)) (22,23),移动抑制因子(MIF) [24)、神经肽Y (NPY)、生长抑素(SOM) [25),贵宾18,26]。
2.3。膜结合免疫抑制分子
抗原递呈细胞(apc)健康的角膜可以处于不成熟状态,正如上面提到的,他们可以展示耐受性表型公认为低表达MHC II类和costimulatory分子(18]。此外,角膜上皮细胞表达模MHC类我分子如HLA-G (27),构成免疫反应机制逃避和抑制效应T细胞和NK细胞(28]。许多眼睛的结构,包括角膜,表达以下免疫调节分子:FasL [29日,30.],PD-L1 [31日],GITRL [32],ICOSL [33),galectin-9 (Gal-9) [34],B7-H3 [3),CTLA-2α(35,36),和膜结合补体调节蛋白(CD55、CD59,和CD46) (22)(表1)。
FasL、PD-L1 Gal-9配体的抑制免疫检查点和他们的交互与T细胞受体:Fas (CD95) PD-1, Tim-3,分别诱导激活T细胞的凋亡。FasL和PD-L1抑制T细胞的增殖。此外,PD-L1抑制早期激活T细胞和细胞因子的生产37]。FasL的重要性和PD-L1表达在小鼠模型(同种异体移植物验收了29日,31日,38,39]。小说免疫检查点V-domain免疫球蛋白抑制T细胞的活化(VISTA)配体和受体显示结构相似性PD-1 PD-L1 [40,41]。它是装甲运兵车和T细胞上表达,这是证明抑制T细胞增殖和细胞因子的生产在体外(41]。最近的一项研究报道VISTA表情CD11b +角膜基质细胞及其可能作用在接受角膜移植小鼠(42]。
激素性肿瘤坏死因子受体的配体论蛋白质(GITR) (GITRL)和诱导costimulatory分子(这个理事会)(ICOSL)扮演一个角色在外围耐受诱导监管效应T细胞的表型。阻断这些受体在小鼠模型的移植移植排斥率增加(32,33,43]。细胞毒性T lymphocyte-associated antigen-2α(CTLA-2α)表示在角膜内皮是另一个分子的能力生成T调节细胞和有助于抑制T细胞激活的36,44]。
2.4。前Chamber-Associated免疫偏差和调节性T细胞
免疫抑制环境是ACAID-a机制正常运转所必需的角膜,阻止发展的DTH反应(DTH)抗原。潜孔开始认识到外国抗原T细胞并展示了角膜抗原呈递细胞。主要激活T细胞分化成Th1细胞产生干扰素-γ。DTH-induced炎症会导致细胞死亡,组织重构和纤维化。由于角膜的再生潜力有限,它可能导致视力障碍(16]。
ACAID免疫特权的一部分,依赖于眼睛确保分化的免疫抑制环境耐受性装甲运兵车的眼睛。这是抗原特异性反应,致敏F4/80 +细胞在血液中最好是迁移到脾,耐受性B细胞的诱导分化。然后,并产生抗原B细胞作为抗原呈递细胞亚群(51,52]。此外,NKT细胞、IL-10-producing T细胞γ/δT细胞参与ACAID归纳。ACAID的影响(1)抑制Th1反应发展由CD4 + CD25 + treg,(2)抑制已形成Th1传出响应由CD8 + CD103 +监管细胞,和(3)调制的同形像开关向noncomplement-binding B细胞抗体(3]。
T调节细胞,由Foxp3的表达转录因子ACAID生成和诱导的角膜免疫抑制微环境,有助于防止发炎的眼睛(35]。有许多机制T效应细胞亚群行动和装甲运兵车。亚群分泌免疫抑制细胞因子il - 10, IL-35, TGF -β抑制效应细胞的活性和诱导耐受性表型的T细胞和装甲运兵车。亚群的另一个特点是高receptor-CD25-that强烈结合- 2的表达和剥夺了其他的效应细胞白介素- 2对激活至关重要。表达CD39和CD73 treg催化脱磷酸化细胞外ATP腺苷,抑制效应T细胞功能通过腺苷受体2 a。亚也直接杀死效应细胞通过穿孔素和granzyme A和B细胞溶解。行动的一个最重要的方式是预防的幼稚T细胞活化抗原呈递细胞。亚块刺激分子的表达CTLA-4和LAG3装甲运兵车,CD80/86, MHC II级。这些分子诱导抑制性通路,导致抑制成熟和装甲运兵车costimulatory活动(53]。高表达的抑制免疫检查点,如PD-1 Tim-3, VISTA, GITR,和T细胞immunoreceptor搞笑和ITIM域(TIGIT),也会导致免疫抑制功能与效应细胞亚群(54,55]。
T调节细胞是一个异构的细胞。亚群的基本划分是基于他们的产地:thymus-derived亚(tTregs)和次要地诱导亚(pTregs) [54]。tTregs可以表现为核转录因子的表达赫利俄斯和表面抗原neuropilin-1 (NRP1) [56]。有趣的是,尽管发展的自身免疫性炎症的眼睛被tTregs守卫,类似1型糖尿病,甲状腺炎,和其他人,这些细胞不参与机制建立ACAID [57]。
亚群的重要性在维护中所示的免疫特权和预防自身免疫性疾病的小鼠模型研究葡萄膜炎和干眼病35]。在这些眼部条件的情况下,pTregs是首要任务。干眼模型的疾病,据报道pTregs降低exTregs-lymphocytes分泌IL-17和正无穷γ(58,59]。同样,角膜移植的小鼠模型研究了亚群在同种异体移植物的存活和感应allotolerance [58,60,61年]。例如,在高危角膜移植,pTregs显示减少分泌il - 10和TGF -β免疫抑制细胞因子和低表达CTLA-4 [62年]。
3所示。抑制角膜移植的过程
3.1。类型的角膜移植因为移植物排异
根据角膜移植的一部分,被拒绝,我们可以区分四种类型的拒绝。
最常见的类型是内皮拒绝,在高达40%的患者存在这个问题。在内皮炎症细胞积累形成Khodadoust线,从贪污的外围到其核心部分,导致细胞的死亡。这是最严重的一种拒绝,这通常会导致移植失败(63年]。此外,还有一个在前房炎症。新兴角膜水肿导致丧失其功能。病人的眼睛是恼怒,缘的注入,畏光,晕环,视力下降。
牙龈浸润,第二个最常见的拒绝,可能类似于adenoviral角膜炎。这种类型的拒绝没有严重后果是可以治疗的。然而,当错过在粗糙裂隙灯检查,可能进步内皮抑制(64年]。
上皮拒绝不常见。在这种类型的拒绝,在供体上皮淋巴细胞积累。虽然这种情况通常不会造成严重的视力恶化,它可以成为第一个内皮拒绝的迹象。在这种情况下,拒绝与荧光素染色线可以很容易地看到。
基质拒绝是最常见的类型;然而,它可以陪新血管形成65年]甚至基质坏死。
治疗所有类型的拒绝是相似的。类固醇眼药水(强的松或地塞米松0.1% 1%)应用甚至每15分钟。在更严重的情况下,可以服用类固醇sub-Tenon的注入。最后,病人可能还需要系统性皮质类固醇(静脉注射或口服)在最困难的情况下(66年]。
3.2。免疫病理的拒绝
免疫排斥反应是角膜移植失败的最常见原因。拒绝事件被报道在23%的角膜移植;37%的移植失败结束5年的随访期间(67年]。他们可以诊断移植过程至少2周后,在角膜是清楚的。然而,免疫排斥反应通常发生在第一年。具有重要的意义主要风险因素抑制新血管形成,眼部感染,以前的移植,,有趣的是,年轻的接受者的年龄。表2总结了造成移植排斥的因素和因素支持贪污接受。
新血管形成是移植排斥的主要危险因素,因为它提供了一种简便的角膜和淋巴结免疫细胞之间的联系。淋巴管创建一个传入途径装甲运兵车同种抗原运输到附近的淋巴结(DLNs),从血管运输alloantigen-specific T效应细胞(68年,69年]。直接和间接两方面的异源免疫途径发生在角膜排斥反应。装甲运兵车迁移到conjunctiva-associated淋巴组织以及面部和颈部淋巴结,敏感的幼稚T细胞。这个鲜明的对比产生ACAID-mediated脾脏T调节细胞。激活效应细胞迁移回角膜和煽动主要由CD4 + T细胞免疫反应介导的高正-γ生产(70年]。它创建一个促炎效应细胞的环境促进活动同时损害亚群的抑制能力(71年]。既存的角膜炎症条件是另一个因素增加移植排斥的风险。在这种情况下,分泌炎性细胞因子的水平不仅免疫细胞也在角膜基质成纤维细胞破坏血管内皮和平滑肌细胞的附件在结膜-边界导致血管的侵入角膜的结构。此外,促炎的环境促进免疫细胞激活和不利于亚群的功能。另一方面,低风险的床是那些没有炎症的迹象和缺乏血液和淋巴管(3]。
其他类型的细胞,包括巨噬细胞、NK细胞、粒细胞,也出席了拒绝。具体这些免疫细胞之间的相互作用和角膜组织尚未详细描述(72年]。
4所示。未来的发展方向为提高角膜移植的结果
4.1。HLA匹配
大多数移植排异反应HLA匹配的关键因素。然而,它通常不是在角膜allotransplants执行。有两个原因支持建立这种做法在诊所。首先,免疫的特权角膜大大有助于移植存活率高,虽然在高危患者和那些经历多次移植,这是严重破坏。其次,早期的研究在角膜移植HLA匹配显示关于延长移植物的生存矛盾的结果(73年- - - - - -75年]。这些研究与发展更精确的输入方法后来被证明在分子生物学基础上,而不是所使用的血清学技术研究。回顾性评估样本协作角膜移植研究(cct)显示错误的HLA打字,尤其是HLA-DR抗原(76年]。目前有研究表明受益于HLA类我打字。较高的废品率增加的结果提出了相关的数量不匹配(77年- - - - - -80年]。HLA二类匹配,然而,并不能证明是有益的(81年]。另一个标准测试移植前是收件人同种抗体和特异性的检测。用捐赠HLA匹配数据库(虚拟PRA (vPRA))或捐赠者HLA抗原(虚拟试验(V-XM))更好地预测患者的可移植性(82年,83年]。小说的概念HLA匹配是基于特定HLA抗原的免疫原性抗原表位称为eplets。它使接受者为阴性预测alloimmunity发展供体特异性抗体(DSA) (84年]。这些都是日常实践最坚实的器官移植。在角膜移植实现时,他们可以提高移植物存活率,尤其是在高风险的情况下(75年]。
4.2。拒绝标记
拒绝过程可能依赖于许多相互联系的因素导致打破眼部免疫特权和移植失败观察角膜的透明度。目前,研究专注于发现移植排斥的早期预测指标,允许快速治疗和延长移植物存活。一些提议的标记包括可溶性因子(细胞因子、趋化因子和proangiogenic因素)或细胞特征(免疫细胞密度、附着力和costimulatory分子的表达,装甲运兵车迁移和活化,和内皮细胞密度)(85年]。案例研究涉及在活的有机体内共焦显微镜显示数量的增加激活,可见(86年)和细胞dendritic-like形态以及改变上皮细胞(87年]。在角膜排斥设置,VEGF-C高度调节。proangiogenic因子,它不仅增加了血管化,也刺激了成熟的装甲运兵车,这可能导致更有效的allosensitization移植后(88年]。弗林等人能够从患者获得AqH拒绝了角膜移植和分析细胞和细胞因子的数量。他们观察到著名的CD14 +白细胞指示的重要作用的装甲运兵车被拒绝。il - 6促炎细胞因子、CXCL10 CCL2, CCL3趋化因子,和eotaxin高架在拒绝事件。AqH表现的重要的是,愿望主动拒绝过程中没有出现任何并发症。因此,这个过程可能会成为一个有效的诊断工具(89年]。
4.3。抑制新血管形成
的研究方法之一,操纵免疫好处是针对血管系统有缺陷。后免疫反应的过程中同种抗原阻断传入或传出淋巴管的血管可以提高同种异体移植物的结果,虽然运输敏感装甲运兵车邻近淋巴结似乎发挥着至关重要的作用[90年,91年]。分子陷阱设计中和VEGF-A在角膜移植小鼠模型和测试被证明有效的抑制血管生成和lymphangiogenesis因此显著提高移植物存活率。此外,阻塞导致减少巨噬细胞迁移到移植的组织(92年,93年]。人类临床试验的关注已经批准的抗癌药物,贝伐单抗(anti-VEGF-A单克隆抗体),其在角膜条件下使用。局部应用程序导致减少血管直径和似乎是一个相对安全的治疗角膜新生血管形成(94年,95年]。另一个测试抗vegf抗体,之初,成功地降低了血管化研究动物(96年]。然而,在人类,它表现糟糕而贝伐单抗(97年]。
4.4。抑制细胞迁移
细胞因子和趋化因子调节炎症导致的白细胞的迁移和渗透加剧。血管和角膜发炎了改变趋化因子表达,促进迁移的细胞。在高风险的老鼠模型中,Amescua等人观察到处于在角膜组织的关键作用,这是后来跟着upregulation CXCL9和CXCL10 [98年]。这些趋化因子的重要性,以及CCL5,在移植排斥源自促进T细胞移植角膜浸润。此外,这些研究显示阻塞的治疗潜力处于受控和趋化因子受体CCR5和CXCR3降低同种异体移植物排斥反应发生率(69年,98年]。受体CCR1股票其配体,与CCR5 CCL5,。因此,它也涉及角膜移植排斥。CCR1淘汰赛小鼠模型显示增加同种异体移植物存活率下降伴随着白细胞迁移到角膜(99年]。
华等人证明了发炎主机床存在的高风险拒绝通过支持成熟和迁移DLNs装甲运兵车。贪污和host-derived CCR7 +成熟的装甲运兵车被招募DLNs, CCL9和CCL21增加的炎症。重要的是,移民的装甲运兵车被anti-CCL9和anti-CCL21抑制在体外测试,因此,表明新药物开发的目标One hundred.]。另一个目标可能是术前角膜组织的操纵与il - 10和TGF -孵化β,这被证明对耐受性表型改变居住捐赠装甲运兵车的成熟。耐受性装甲运兵车的存在显著降低allosensitization CD4 + T细胞及其渗透到嫁接组织,从而延长移植物存活(101年]。
4.5。与T调节细胞细胞疗法
利用潜在的调节性T细胞的一个主要方向在发展中治疗拒绝各种类型的移植和自体免疫疾病54]。
角膜移植小鼠模型研究提供了一个显著降低移植排斥在高危床后allosensitized T调控细胞的过继转移。Chauhan等人发现Foxp3表达差异DLNs贪污分离器和受体之间。Allospecific treg隔绝受体是最有效的抑制激活T细胞增殖。他们更强大的亚群隔绝天真的老鼠。随后,静脉过继转移这些allospecific treg移植物存活率,改善与亚带阻滤波器和天真的老鼠。没有观察到不同的亚群水平网站受体之间的排斥和带阻滤波器。因此,作者建议优越的作用抑制抗原表达的亚比外围的监管激活T细胞(61年]。然而,一组由Inomata观察,除了Foxp3的表达减少,低频率的pTregs DLNs带阻滤波器。pTregs分离出低风险接受者提出更好的抑制能力。此外,在过继转移高危老鼠这些pTregs减少排斥发生率水平在低风险的老鼠62年]。
有趣的是,可可等人表现出保护作用的直接在角膜上皮细胞亚群。角膜移植小鼠模型和组合在体外模仿促炎的实验环境的排斥过程显示优越能力受体的亚群产生il - 10 (102年]。
作为第一个试验与体外扩大亚群细胞疗法是安全实现在1型糖尿病和移植物抗宿主病(GvHD)在人类103年,104年),这可能是未来发展方向在角膜移植排斥治疗。这样与多克隆细胞疗法在体外全身静脉注射亚群管理是被证明是成功的在限制拒绝完全不匹配的风险在小鼠角膜移植105年]。Inomata等人的研究评估tTregs过继转移,导致中度移植物生存改善(62年]。相当容易获得移植网站可以用于有针对性的亚群管理,所展示的邵et al .天真treg结膜下注射抑制成熟的装甲运兵车和迁移DLNs和抗炎细胞因子的浓度增加,因此,导致改善移植物生存(106年]。优越的抑制抗原treg质量报告后,他们成为了最近的焦点细胞疗法(107年]。也可能是角膜移植,如上面所提到的(61年]。不幸的是,产生抗原亚被证明是一个挑战(107年]。
另一个可能性是改善免疫抑制治疗T调节细胞的潜力在活的有机体内低剂量的2。它促进代亚能够抑制T效应细胞通过upregulation高Foxp3的表达和STAT5-dependent il - 10和TGF -的生产β。已经测试了角膜移植的小鼠模型与积极的结果108年]。
4.6。免疫检查点和Costimulatory受体调制
抑制免疫检查站扮演了一个重要的角色在确保免疫的特权。利用这一事实可能是角膜排斥免疫治疗的新路线。到目前为止,这些检查站已经测试主要是角膜移植的动物模型。早期的实验由霍夫曼等人报道提高移植物的生存系统使用CTLA-4-Ig融合蛋白,尽管局部使用似乎恶化的结果(109年]。一个聪明的方法是对移植物CTLA-4-Ig移植之前,这提出了一个利用消除系统性治疗的潜在的副作用。这样操作改善血管同种异体移植物存活的主机床。此外,额外的uv - b辐射的移植给甚至更好的结果(110年]。同样,沃森等人使用PD-L1-Ig融合蛋白,长期生存的角膜移植111年]。
对方的方法是阻止costimulatory分子。阻塞与anti-CD80/86抗体降低同种异体排斥反应抗原表达率,这并不令人感到意外(112年]。对Tim-1单克隆抗体治疗,刺激分子出现在激活T细胞,可能会非常有前途。除了激活T细胞水平下降,亚群比例升高。促炎细胞因子引起的环境移植的逆转也观察到。所有这些导致改善移植物存活率(113年]。虽然costimulatory这个理事会/ ICOSL途径似乎在角膜有不同的工作,而促进宽容,无论是anti-ICOS还是anti-ICOSL抗体有任何影响移植物存活时间(33,111年]。
5。结论
角膜微环境的知识,免疫特权,移植排斥,allotolerance积累多年来是巨大的。然而,大多数的研究是基于小鼠模型。因此,有必要研究这些概念在人类,尤其是角膜移植排斥反应和宽容的有关概念。尽管角膜移植相对好的结果,越来越多的高危患者提出了改进测试的需要,拒绝治疗。它可以有利于降低成本,减少重复移植程序的必要性。不断扩大投资组合可能的免疫调节疗法,其中一些已经批准或在人类临床试验(贝伐单抗,vivo-expanded treg交货和CTLA-4-Ig),可能是治疗角膜移植的未来。
缩写
| AqH: | 房水 |
| FasL: | 细胞表面Fas死亡受体配体 |
| PD-L1: | 程序性死亡配体受体1 |
| ACAID: | 前chamber-associated免疫偏差 |
| 亚群: | 调节性T细胞 |
| 装甲运兵车: | 抗原递呈细胞 |
| TGF -β: | 转化生长因子β |
| 干扰素-γ: | 干扰素γ |
| il - 10: | 白介素10 |
| 对数: | dth |
| MHC: | 主要组织相容性复合体 |
| HLA: | 人类白细胞抗原 |
| DLNs: | 引流淋巴结。 |
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
Justyna Sakowska然后还要Glasner贡献同样这项工作。