張勇，王曉雁，薛芃，魏光柱，劉雪歡

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院，北京100070

隨著器官移植技術(shù)不斷成熟、移植免疫基礎(chǔ)研究不斷深入和免疫抑制劑不斷開(kāi)發(fā)，器官移植成為臨床治療終末期器官功能衰竭的有效手段。但各種因素導(dǎo)致的移植物失功能是國(guó)際器官移植領(lǐng)域亟待解決的難題之一。目前認(rèn)為，排斥反應(yīng)是導(dǎo)致移植物失功能的主要原因之一。急性排斥反應(yīng)一般發(fā)生在器官移植術(shù)后數(shù)小時(shí)至一個(gè)月內(nèi)，可分為T(mén)細(xì)胞介導(dǎo)的急性細(xì)胞性排斥反應(yīng)和B細(xì)胞參與的急性抗體介導(dǎo)排斥反應(yīng)(AMR)[1]。與T細(xì)胞介導(dǎo)的急性細(xì)胞性排斥反應(yīng)相比，B細(xì)胞參與的急性AMR治療效果更差，屬于難治性急性排斥反應(yīng)之一[1～3]。急性AMR發(fā)生時(shí)，血小板活化、B細(xì)胞激活、巨噬細(xì)胞功能上調(diào)直接或間接導(dǎo)致移植物不可逆性損傷。三磷酸核苷雙磷酸水解酶1(NTPDase1)是一個(gè)鈣、鎂離子依賴(lài)的核苷三磷酸二磷酸水解酶，可以水解細(xì)胞外三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)為單磷酸腺苷。NTPDase1表達(dá)于成熟的B細(xì)胞、血小板和巨噬細(xì)胞等，能夠維持其胞外ADP平衡，使這些細(xì)胞處于靜息狀態(tài)。急性AMR發(fā)生時(shí)，NTPDase1代謝胞外ADP平衡被打破，改變了B細(xì)胞、血小板、巨噬細(xì)胞等靜息狀態(tài)，從而導(dǎo)致移植物損傷[4～7]。因此，NTPDase1相關(guān)通路導(dǎo)致的血小板活化、B細(xì)胞激活和巨噬細(xì)胞功能上調(diào)在急性AMR移植物損傷中的作用越來(lái)越受到關(guān)注。本文結(jié)合文獻(xiàn)就急性AMR中NTPDase1代謝胞外ADP失衡致移植物損傷的研究進(jìn)展作一綜述。

1 急性AMR中移植物損傷概述

器官移植被譽(yù)為20世紀(jì)外科領(lǐng)域的三大醫(yī)學(xué)進(jìn)展之一，已經(jīng)成為臨床救治終末期器官功能衰竭的有效手段。目前，困擾器官移植進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)亟待解決的難題是排斥反應(yīng)。在臨床上，一般將排斥反應(yīng)分為超急性排斥反應(yīng)、急性加速性排斥反應(yīng)、急性排斥反應(yīng)和慢性排斥反應(yīng)四類(lèi)。其中，急性排斥反應(yīng)又分為急性T細(xì)胞介導(dǎo)的排斥反應(yīng)和急性AMR。20世紀(jì)90年代以前，醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)為急性排斥反應(yīng)主要是由細(xì)胞免疫介導(dǎo)的，直至有學(xué)者發(fā)現(xiàn)人類(lèi)白細(xì)胞抗原(HLA)抗體在移植腎排斥反應(yīng)中具有重要作用，急性AMR才受到重視[8]。AMR主要是由抗體、補(bǔ)體等體液免疫成分參與所致的免疫損傷，大多發(fā)生在移植術(shù)后2～3周，也可表現(xiàn)為慢性過(guò)程[9，10]。隨著對(duì)T細(xì)胞介導(dǎo)排斥反應(yīng)的有效控制，AMR成為排斥反應(yīng)預(yù)防和診治的核心內(nèi)容。在急性AMR中，特異性抗體與移植物內(nèi)皮細(xì)胞的特異性靶點(diǎn)結(jié)合，通過(guò)經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體，不僅可以直接攻擊移植物，還可以激活淋巴細(xì)胞，而淋巴細(xì)胞通過(guò)免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)攻擊移植物，最終導(dǎo)致移植物不可逆性損傷[11]。

2 NTPDase1的結(jié)構(gòu)和功能

1982年，Rowe等首次發(fā)現(xiàn)EB病毒感染的B淋巴母細(xì)胞表面存在一種特殊的分子標(biāo)志物，之后被命名為CD39，即NTPDase1。NTPDase1是一個(gè)含有約510個(gè)氨基酸的跨膜蛋白，由7個(gè)N-糖基化位點(diǎn)、11個(gè)半胱氨酸殘基和2個(gè)跨膜區(qū)域組成。在結(jié)構(gòu)上，NTPDase1由兩個(gè)跨膜區(qū)域組成，一個(gè)為含有N端和C端的胞質(zhì)區(qū)域，一個(gè)為含有5個(gè)ATP酶保守區(qū)的胞外疏水區(qū)域。胞外疏水區(qū)域是維持NTPDase1結(jié)構(gòu)和功能的必需區(qū)域[6，7]。

NTPDase1是一個(gè)鈣、鎂離子依賴(lài)的核苷三磷酸二磷酸水解酶，可表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞及成熟的B細(xì)胞、血小板和巨噬細(xì)胞，主要生物學(xué)功能是催化水解細(xì)胞外ATP和ADP為單磷酸腺苷，同時(shí)釋放能量，從而維持胞外磷酸腺苷的動(dòng)態(tài)平衡，維持B細(xì)胞、血小板和巨噬細(xì)胞處于靜息狀態(tài)。近年研究發(fā)現(xiàn)，NTPDase1在缺血再灌注損傷保護(hù)、免疫炎癥反應(yīng)、血栓形成及促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移等方面具有重要作用[6，7]。NTPDase1可以激活A(yù)1和A3腺苷酸受體，通過(guò)蛋白酶C和線粒體的ATP敏感性鉀通道，在缺血再灌注損傷中保護(hù)心臟等重要器官；在器官移植中，NTPDase1通過(guò)腺苷A2A受體介導(dǎo)的信號(hào)通路，對(duì)供體缺血再灌注損傷具有保護(hù)作用。NTPDase1結(jié)合NTPDase1-5′核苷酸酶-腺苷受體，通過(guò)激活磷酯酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信號(hào)通道，磷酸化抑制糖元合成酶激酶-3β，開(kāi)放ATP敏感性鉀通道，保護(hù)線粒體功能，從而阻止中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞的炎癥因子釋放，抑制免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)。NTPDase1通過(guò)調(diào)節(jié)血小板聚集相關(guān)的ADP依賴(lài)的P2Y1受體，直接參與血小板活化和血栓形成。腫瘤內(nèi)部的壞死細(xì)胞及其周?chē)粴募?xì)胞可釋放細(xì)胞因子和化學(xué)因子，能夠上調(diào)NTPDase1表達(dá)，NTPDase1消除細(xì)胞外腫瘤微環(huán)境中的ATP，從而加速腫瘤生長(zhǎng)；NTPDase1還可通過(guò)抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)和提高血管生成，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。

3 急性AMR中NTPDase1代謝胞外ADP失衡介導(dǎo)移植物損傷的機(jī)制

目前，大部分學(xué)者認(rèn)為，急性AMR發(fā)生時(shí)特異性抗體與移植物內(nèi)皮細(xì)胞的特異性靶點(diǎn)結(jié)合，通過(guò)經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體，不僅可直接攻擊移植物，還可激活淋巴細(xì)胞，通過(guò)免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)攻擊移植物，最終導(dǎo)致移植物不可逆性損傷。然而，急性AMR中移植物損傷的機(jī)制非常復(fù)雜，除了上述經(jīng)典途徑外，NTPDase1也發(fā)揮了重要作用。在急性AMR中，特異性抗體對(duì)移植物的攻擊及藥物因素、機(jī)械因素、血液動(dòng)力學(xué)因素等能夠引起移植物血管內(nèi)皮損傷，失去正常結(jié)構(gòu)的血管內(nèi)皮細(xì)胞跨膜蛋白-NTPDase1不能正常發(fā)揮催化水解細(xì)胞外ADP的生物學(xué)功能，導(dǎo)致胞外ADP蓄積，胞外ADP的生成和NTPDase1對(duì)胞外ADP的水解代謝失衡，進(jìn)一步通過(guò)血小板、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞介導(dǎo)移植物不可逆性損傷，導(dǎo)致移植器官失功能。

3.1 NTPDase1代謝胞外ADP失衡致血小板活化、血栓形成 在急性AMR中，移植物血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，NTPDase1結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致NTPDase1不能正常催化水解細(xì)胞外ADP，導(dǎo)致胞外ADP蓄積。胞外ADP是血小板活化的重要激動(dòng)劑，血小板的活化啟動(dòng)瀑布式凝血反應(yīng)，導(dǎo)致移植物內(nèi)血栓形成，移植物血供進(jìn)行性下降，最終導(dǎo)致移植物不可逆性損傷。因此，在急性AMR中NTPDase1代謝胞外ADP失衡致血小板活化、血栓形成是導(dǎo)致移植物損傷的重要途徑之一。

在靜息狀態(tài)下，血小板胞外ADP的生成和NTPDase1對(duì)ADP的水解處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，從而維持血小板功能穩(wěn)定。在急性AMR中，特異性抗體對(duì)移植物和移植物血管內(nèi)皮細(xì)胞特異性抗原的攻擊以及藥物因素、機(jī)械因素、血液動(dòng)力學(xué)因素等，能夠引起白細(xì)胞趨化、聚集、黏附，導(dǎo)致移植物血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，同時(shí)移植物血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的跨膜蛋白-NTPDase1結(jié)構(gòu)受到破壞，最終導(dǎo)致NTPDase1不能正常催化水解細(xì)胞外ADP，胞外ADP蓄積，NTPDase1代謝胞外ADP失衡[12～14]。而胞外ADP是血小板活化的重要激動(dòng)劑，可與血小板表面特異受體結(jié)合，導(dǎo)致血小板鈣離子內(nèi)流、血小板內(nèi)腺苷酸環(huán)化酶和磷脂酶C活性改變，從而導(dǎo)致血小板活化、黏附、聚集和血栓形成[15]。

活化的血小板及其產(chǎn)生的炎癥介質(zhì)介導(dǎo)了移植物不可逆性損傷，導(dǎo)致移植物失功能。活化的血小板及其產(chǎn)生的炎癥介質(zhì)作用途徑[16～21]：①血小板黏附在損傷的血管內(nèi)皮，啟動(dòng)了瀑布式凝血反應(yīng)；②血小板的脂氧化酶產(chǎn)物促使白細(xì)胞產(chǎn)生白三烯，白三烯促使中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞黏附于血管內(nèi)皮；③血小板激活因子可增加血管通透性、促進(jìn)白細(xì)胞聚集和黏附，從而促進(jìn)吞噬氧化能力，造成血管內(nèi)皮損傷；④IL-1表達(dá)上調(diào)，能夠促進(jìn)免疫細(xì)胞成熟、活化、增殖，在免疫調(diào)節(jié)過(guò)程中發(fā)揮重要作用；⑤血小板衍生生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞游走，不僅能促進(jìn)血小板的凝血功能，還能激活移植部位免疫系統(tǒng)功能；⑥轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β能夠參與組織損傷和修復(fù)，調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)形成，參與炎癥、損傷與修復(fù)等病理生理過(guò)程?？傊?，移植物內(nèi)皮損傷與血小板活化相互加強(qiáng)，反復(fù)放大，進(jìn)而造成了移植物不可逆性損傷。

在急性AMR中，微血栓形成是介導(dǎo)移植物不可逆性損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一；抑制血小板活化和血栓形成，阻斷其介導(dǎo)的移植物損傷是治療器官移植后急性AMR的潛在途徑[22，23]。有研究報(bào)道，移植術(shù)前血小板處于活化狀態(tài)的尿毒癥患者移植后可出現(xiàn)血栓形成，而且活化的血小板通過(guò)產(chǎn)生一系列炎癥介質(zhì)促進(jìn)移植后血小板與內(nèi)皮細(xì)胞間的黏附、血小板相互聚集及血小板與白細(xì)胞的黏附等，成為術(shù)后急性排斥反應(yīng)的始動(dòng)因素；移植后出現(xiàn)的急性AMR也可通過(guò)血管內(nèi)皮損傷等途徑導(dǎo)致NTPDase1代謝胞外ADP失衡，引起胞外ADP蓄積和血小板活化[24～27]。這些研究佐證了NTPDase1代謝胞外ADP失衡能夠?qū)е卵“寤罨⒀ㄐ纬?，進(jìn)而引起急性AMR中移植物不可逆性損傷。

3.2 NTPDase1代謝胞外ADP失衡致B細(xì)胞激活 在急性AMR中，移植物血管內(nèi)皮細(xì)胞NTPDase1結(jié)構(gòu)受損，NTPDase1不能正常催化水解細(xì)胞外ADP，導(dǎo)致胞外ADP蓄積；胞外ADP通過(guò)第一信號(hào)系統(tǒng)活化B細(xì)胞，繼而產(chǎn)生大量抗體，通過(guò)抗原抗體反應(yīng)直接攻擊移植物，B細(xì)胞活化后還可產(chǎn)生大量炎癥介質(zhì)，通過(guò)不同途徑攻擊移植物，最終導(dǎo)致移植物不可逆性損傷。因此，在急性AMR中NTPDase1代謝胞外ADP失衡致B細(xì)胞活化也是導(dǎo)致移植物損傷的重要途徑之一。

在靜息狀態(tài)下，90%以上的B細(xì)胞可表達(dá)NTPDase1，僅6%的T細(xì)胞可表達(dá)NTPDase1，而且B細(xì)胞表達(dá)NTPDase1的活性也高于T細(xì)胞，故NTPDase1能夠通過(guò)催化水解B細(xì)胞外ADP來(lái)維持B細(xì)胞的功能穩(wěn)定[28]。當(dāng)急性AMR發(fā)生時(shí)，胞外ADP生成和NTPDase1對(duì)ADP的水解失衡，B細(xì)胞被激活；被激活的B細(xì)胞產(chǎn)生B細(xì)胞活化因子等炎癥介質(zhì)，這些炎癥介質(zhì)通過(guò)B細(xì)胞受體依賴(lài)性和非依賴(lài)性機(jī)制促進(jìn)未成熟的B細(xì)胞分化，進(jìn)一步打破免疫平衡狀態(tài)；同種異體抗原、B細(xì)胞活化因子等因素能夠刺激B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞，并分泌供體特異性抗體(DSA)，DSA可與移植物內(nèi)皮細(xì)胞的特異性靶點(diǎn)結(jié)合，激活補(bǔ)體，從而直接攻擊移植物[29，30]。因此，B細(xì)胞一旦被激活，不僅可通過(guò)分泌DSA攻擊移植物，還可通過(guò)多種炎癥介質(zhì)誘導(dǎo)B細(xì)胞、T細(xì)胞、單核細(xì)胞、血小板相互作用，放大瀑布式免疫反應(yīng)，造成移植物不可逆性損傷。

Zhang等[12～14，24]探討了NTPDase1與胞外ADP蓄積和B細(xì)胞活化的關(guān)系、激活B細(xì)胞與腎移植急性AMR的關(guān)系、B細(xì)胞活化與移植腎間質(zhì)纖維化的關(guān)系，以及抑制血小板活化對(duì)逆轉(zhuǎn)急性AMR和延緩移植腎間質(zhì)纖維化的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腎移植急性AMR發(fā)生時(shí)，活化的B細(xì)胞NTPDase1表達(dá)活性明顯升高；急性AMR發(fā)生時(shí)，血小板活化增加并與移植腎間質(zhì)纖維化密切相關(guān)，抑制B細(xì)胞和血小板活化對(duì)逆轉(zhuǎn)急性AMR和延緩移植腎間質(zhì)纖維化具有一定效果。進(jìn)一步佐證了在急性AMR中NTPDase1代謝胞外ADP失衡致B細(xì)胞激活可造成移植物不可逆性損傷。

3.3 NTPDase1代謝胞外ADP失衡致巨噬細(xì)胞功能上調(diào) 在急性AMR中，血管內(nèi)皮細(xì)胞NTPDase1結(jié)構(gòu)和功能受損，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞外ADP蓄積；胞外ADP能夠活化巨噬細(xì)胞，而活化的巨噬細(xì)胞可直接吞噬和消化移植物，導(dǎo)致移植物不可逆性損傷。因此，急性AMR中NTPDase1代謝胞外ADP失衡致巨噬細(xì)胞活化也是導(dǎo)致移植物損傷的重要途徑之一。

巨噬細(xì)胞屬于免疫細(xì)胞，主要功能是以固定細(xì)胞或游離細(xì)胞的形式對(duì)細(xì)胞殘片及病原體進(jìn)行吞噬和消化，并激活淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞，繼而對(duì)病原體作出反應(yīng)。目前，NTPDase1代謝胞外ADP失衡與巨噬細(xì)胞功能上調(diào)的關(guān)系尚不完全清楚。研究表明，巨噬細(xì)胞有三種活化途徑[30]：①經(jīng)典活化的巨噬細(xì)胞需要自然殺傷細(xì)胞的產(chǎn)物為第一信號(hào)，腫瘤壞死因子為第二信號(hào)，但在生理上第二信號(hào)通常是由Toll樣受體的配體誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞自身產(chǎn)生內(nèi)源性的腫瘤壞死因子；②替代性活化的巨噬細(xì)胞需要有合適的誘導(dǎo)劑；③Ⅱ型活化的巨噬細(xì)胞需要兩個(gè)信號(hào)。NTPDase1代謝胞外ADP失衡似乎可以通過(guò)上述三種途徑上調(diào)巨噬細(xì)胞活性，加強(qiáng)其對(duì)移植物細(xì)胞殘片的吞噬和消化，從而導(dǎo)致移植物細(xì)胞固有結(jié)構(gòu)損傷，介導(dǎo)移植物不可逆性損傷。

綜上所述，急性AMR發(fā)生時(shí)NTPDase1代謝胞外ADP失衡，能夠通過(guò)相關(guān)通路導(dǎo)致血小板活化、B細(xì)胞激活和巨噬細(xì)胞功能上調(diào)介導(dǎo)移植物不可逆性損傷。因此，進(jìn)一步研究急性AMR中NTPDase1導(dǎo)致的血小板活化、B細(xì)胞激活和巨噬細(xì)胞功能上調(diào)的作用機(jī)制，有助于早期診斷和有效治療急性AMR，保護(hù)移植物功能，從而使移植物長(zhǎng)期存活。