当前位置: 首页 > 期刊 > 《中国修复重建外科杂志》 > 2000年第5期
编号:10500730
中国近交系猪到人异种移植靶抗原研究
http://www.100md.com 《中国修复重建外科杂志》 2000年第5期
     步宏 王华 魏启欧 张杰 李胜富 曾养志 冯书堂 李幼平

    摘 要:目的 研究人血清对近交系猪组织的结合 情况及猪组织内α-半乳糖残基(α-Gal)的分布。方法 采取近交系中国版纳小耳猪4头及近交系五指山猪1头的心、肝、脾、肺、肾、胰、小肠、胸腺、皮肤、淋巴结及各级血管组织,分别以中国正常人A、B、O和AB型血清及BSI-B4为一抗或亲和物,用亲和免疫组织化学方法观察各型 人血清对上述各组织的结合和组织内α-Gal的分布情况。并用α-半乳糖基酶(α-GT) 消化后,重复上述实验。结果 两种近交系猪组织的血清结合及α-Gal分 布 情况相似。A、B、O和AB型血清与被测两种猪的各部位组织结合无明显差异,主要为各 级血管内皮细胞及部分实质细胞。BSI-B4与血清结合的部位相似。软骨、外周神经、肌 肉未见血清及BSI-B4结合。经α-GT消化后,人血清和BSI-B4与两种猪组织的结合反应除 少数部 位存在差异外,反应消失。结论 对猪进行基因改造时可不考虑其抗原强弱及分布问题。α -Gal是近交系猪的主要靶抗原,但不排除存在α-Gal以外的靶抗原,通过对近交系猪基因 改造克服排斥反应是较好的策略。
, http://www.100md.com
    关键词:近交系猪 异种移植 免疫组织化学

    目前,在器官移植领域的转基因动物、克隆技术和组织工程三种解决供器官不足的可能途径 中,猪到人异种移植极具吸引力和挑战性[1]。猪到人异种移植首先的障碍是人血清中的天然抗体与猪组织中异种抗原结合的排斥反应,这种排斥反应的主要靶抗原是α-半乳糖残基(α-galactosyl residues,α-Gal)[2、3],并有可能通过对猪进行基因改造来克服,近交系猪是基因改造的理想对象。我国具有近交系猪种的资源优势,研究人血清对中国近交系猪组织的反应性及猪组织内α-Gal的分布有重要的意义[4]。我们所研究 的两种中国近交系猪种已被初步确定为中国猪到人异种移植供器官猪基因改造的对象,使该研究更具重要性。

    1 材料与方法

    1.1 材料
, 百拇医药
    1.1.1 动物 采取8~11月龄雄性近交系中国版纳小耳猪4头及成年雄 性近交系中国五指山猪1头的心、肝、脾、肺、肾、胰、小肠、皮肤、胸腺、淋巴结 及各级血管组织,10%福尔马林溶液固定,常规石蜡包埋切片。

    1.1.2 人血清 分别从健康中国人A、B、O和AB型志愿者血液中分离血清,-20℃ 保存备用。

    1.2 试剂

    植物凝集素(BSI-B4),生物素标记,Sigma公司(H4038),用PBS稀释为16 μg/ml作为工作液,4℃保存备用。山羊抗人IgG,生物素标记,Vector公司(BA3000)。免疫组织 化学用SP药盒和DAB药盒,DAKO公司。α-半乳糖基酶(α-galactosidase, α-GT)来源于绿咖啡豆(green coffee bean), Boehringer Mannheim公司(105023),稀释为5 mg/ml,4℃保存备用。
, http://www.100md.com
    1.3 方法

    1.3.1 人血清与猪组织反应性测定 人血清作为一抗,工作浓度为1∶20(PBS稀释),生物素标记羊抗人IgG作为二抗,工作浓度为1∶2 000(PBS稀释)。SP结合后,DAB显色,观察与A、B、O和AB型血清特异性结合的猪组织内异种移植靶抗原。

    1.3.2 α-Gal测定 生物素标记BSI-B4作为亲和物质,采用亲和组织化学方法,SP结合后DAB显色,阳性染色结果显示与猪组织内BSI-B4具有高度亲和性的α-Gal 。

    1.3.3 消化α-Gal后血清及BSI-B4的结合情况 组织切片经3%H2O2封闭内源性过氧化物酶后 ,加入2 mg/ml α-GT(无血清Hank's液稀释),50 μl/片,25℃孵育3小时,重复上述步骤,再分别测定血清和BSI-B4与各组织的结合情况。
, 百拇医药
    1.3.4 结果判定 切片镜下可见定位准确、着色清晰的棕黄色为阳性(+),不可见则为阴性(-)。

    2 结果

    近交系中国版纳猪各部位组织与人血清及BSI-B4结合情况见附表。

    血清及BSI-B4与4头近交系中国版纳小耳猪各部位组织结合未见明显差异。血清及BSI- B4与近交系中国版纳小耳猪和近交系中国五指山猪各部位组织结合情况亦未见明显差异 。A、B、O和AB各型血清分别与被测两种猪各部位组织结合未发现明显差异。血清结合的部位和BSI-B4亲和反应的部位基本一致,主要为各级血管内皮细胞;肝窦上皮和胆管上皮 ;脾 脏、胸腺及淋巴结组织的网状内皮结构;肺组织的细支气管柱状纤毛上皮和肺泡壁;胰腺的导管上皮;皮肤附件及基底层的部分细胞。经α-GT消化后,上述血清及BSI-B4亲和反应的着色消失。各型人血清和BSI-B4均不与肾小球结合。BSI-B4能与近曲小管上皮细胞结合,但不与远曲小管和集合管结合。人血清只与远曲小管和集合管上皮细胞结合。经α-GT消化后,BSI-B4与近曲小管上皮细胞的反应和人血清对远曲小管和集合管上皮细胞的反应均消失。小肠Goblet细胞和十二指肠腺均能与BSI-B4亲和。经α-GT消化后,BSI-B4与Go blet细胞的亲和反应消失,但十二指肠腺仍能与BSI-B4发生很强的亲和反应。人血清则 不与Goblet细胞和十二指肠腺结合。
, 百拇医药
    3 讨论

    有报道认为,不同品系小鼠组织的α-Gal表达强弱不一[5],我们的研究结果显示各型人 血清及BSI-B4与两种近交系中国猪组织结合没有明显差异,且与我们先前对封闭饲养的中国内江猪的研究结果极相似[6]。提示不同品系的中国猪种的猪到人异种移植血清反应靶抗原及α-Gal表达似乎没有明显差异。因此,筛选猪到人异种移植供器官猪基因改造对象时,不应首先考虑被改造猪异种抗原的分布及强弱,而应首先考虑被改造对象的遗传背景、近交系数、器官的代谢功能及人兽共患疾病的易感性等。我们研究所选用的近交系中国版纳小耳猪 ,近交系数达0.93,是理想的基因改造对象,而五指山猪近交系数亦高达0.81。我们对中国猪种研究的结果与国外文献中各家报道的猪到人异种移植抗 原分布所存在的一些差异[7、8],究竟是国内外猪种间的差异,还是研究所采用的 方法不一和观察的误差所致,值得进一步探讨。

, http://www.100md.com     附表 中国版纳小耳猪各组织与中国人血清和BSI-B4 的结合情况

    Tab. The reaction of Chinese Banna pig tissues against human sera and BSI -B4

    组织名称

    Tissues

    α-半乳糖基酶消化前/后

    Before/After digestion with α-galactosidase

    BSI-B4

    A

    B
, 百拇医药
    O

    AB

    血管内皮

    Vascular endotheliocyte

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    心肌细胞

    Cardiac muscle cell

    -/-

, http://www.100md.com     -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    肝

    Liver

    肝窦上皮

    Hepatic sinusoid epithelium

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-
, 百拇医药
    胆管上皮

    Biliary epithelium

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    肝细胞

    Hepatocyte

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-
, 百拇医药
    -/-

    肾脏

    Kidney

    肾小球

    Renal corpuscle

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    近曲小管

    Proximal convoluted tubule
, 百拇医药
    +/-

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    远曲小管

    Distal convoluted tubule

    -/-

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    集合管
, http://www.100md.com
    Collecting tubule

    -/-

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    肺

    Lung

    细支气管纤毛上皮

    Bronchiole ciliated columnar epithelium

    +/-

    +/-
, 百拇医药
    +/-

    +/-

    +/-

    肺泡壁

    Pulmonary alveoli wall

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    胰腺

    Pancreas

    导管上皮
, 百拇医药
    Duct epithelium

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    胰岛

    Pancreas islet

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-
, 百拇医药
    外分泌细胞

    Exocrine cell

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    小肠

    Small intestine

    小肠腺

    Small intestine gland

    +/+
, 百拇医药
    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    Goblet细胞

    Goblet cell

    +/-

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    脾

    Spleen
, 百拇医药
    网状内皮细胞

    Reticular endotheliocyte

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    被膜及小梁

    Capsule and small beam

    -/-

    -/-

    -/-
, 百拇医药
    -/-

    -/-

    淋巴细胞

    Lymphocyte

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    胸腺

    Thymus

    网状内皮细胞

    Reticular endotheliocyte
, 百拇医药
    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    小体

    Thymic corpuscle

    +/-

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    淋巴细胞
, 百拇医药
    Lymphocyte

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    淋巴结

    Lymph node

    网状内皮细胞

    Reticular endotheliocyte

    +/-

    +/-
, http://www.100md.com
    +/-

    +/-

    +/-

    淋巴细胞

    Lymphocyte

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    皮肤

    Skin

    基底层
, http://www.100md.com
    Stratum basale

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    棘层

    Stratum spinosum

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-

    -/-
, http://www.100md.com
    毛囊

    Hair follicle

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-

    汗腺

    Wweat gland

    +/-

    +/-

    +/-

    +/-
, 百拇医药
    +/-

    采用亲和免疫组织化学技术,对筛查异种抗原的有无及分布情况是较为理想的方法。尽管不 少学者对免疫组化染色结果也进行半定量分级来说明待测抗原的强弱,但我们认为免疫组化 检测结果很难客观用于反应待检抗原的强弱,而抗原量也不是免疫反应强弱最关键的因素,故我们只对所测异种移植靶抗原进行了定性分析,而未行定量或半定量分析比较。研究采用A、B、O和AB四种正常人血清来筛查猪组织中的靶抗原,未再象其他学者及我们先前研究工作中[6]采用A、B、O和AB型的混合血清,主要考虑分别用A、B、O和AB四种正常人血清作为一抗,已能代表各型常见血型人群的情况,减少一组混合血清将大大减少工作量;同时也考虑A、B、O和AB四种血清混合后彼此会存在某些免疫反应,有可能给检测带来影响。两种猪组织的A、B、O和AB型正常人血清各自的反应情况未见明显差异,支持我们先前研究结果 [6]

    一般认为,BSI-B4同α-Gal具有特异性的亲和力,采用亲和组织化学法具有很好的灵敏度和特异性[7]。研究结果显示,人血清与猪组织的结合同植物凝集素BSI-B4与猪组织的亲和反应基本一致,用α-GT消化后,BSI-B4及血清和猪组织的反应同时消失,支持人血清结合的抗原主要是 α-Gal。但人血清作为一种“多克隆”抗体,染色过程中发现人血清和BSI-B4与人近曲小管、远曲小管及集合管细胞结合所存在的差异支持α-Gal以外靶抗原的存在。我们先前的研究也发现中国内江猪的部分脏器组织中有人类A血型抗原表达[8],近年也有一些文献报道存在α-Gal以外的靶抗原[9、10]。我们认为,α-Gal虽然是猪到人异 种移植的主要靶抗原,但仍不能排除存在α-Gal以外的靶抗原。封闭或清除α-Gal不是克服猪到人异种移植排斥反应的理想办法,应通过基因改造等手段来解决。
, http://www.100md.com
    采用四种正常人血清为一抗分别对猪组织进行免疫组化检查,但未能明确发现猪组织中人类 A血型抗原表达的证据,究竟是免疫组化染色的特异性和敏感性问题,还是天然人血清作为 一抗滴度不够和难以标准化的问题,值得进一步研究。比如改用新鲜猪组织冰冻切片,采用荧光标记免疫组化方法和多个非A型血健康成人血清混合作为一抗等,或采用Western-blot等其他检测方法来进一步研究。我们的研究中同样证实在猪组织中肌肉、骨、软骨和外周神经不表达或弱表达α-Gal,未发现与人血清有明显结合反应,这与我们先前的研究结果一致,仍支持这些组织有可能成为临床创伤修复的良好材料来源,应积极深入进行研究。

    目前,人血清中天然预存的抗体识别的抗原主要为糖脂和糖蛋白,其抗原决定簇为寡糖残基 ,最主要的是α-Gal。由于α-Gal以外的异种移植靶抗原在抗原决定簇上可能存在相似性 ;用亲和免疫组织化学方法能否区分开这些抗原决定簇,检测α-Gal的植物凝集素是否足够特异等都还尚未可知,还需要我们认识α-Gal以外的异种移植靶抗原,积极探索行之有效的研究方法,认识α-Gal以外的猪到人异种移植靶抗原,仍需进行深入的研究。
, 百拇医药
    基金项目:国家自然科学基金重大项目基金资助(39993430)

    作者单位:步宏(华西医科大学附属第一医院移植免疫实验室,成都,610041)

    王华(华西医科大学附属第一医院移植免疫实验室,成都,610041)

    魏启欧(华西医科大学附属第一医院移植免疫实验室,成都,610041)

    张杰(华西医科大学附属第一医院移植免疫实验室,成都,610041)

    李胜富(华西医科大学附属第一医院移植免疫实验室,成都,610041)

    曾养志(云南农业大学)

    冯书堂(中国农业科学院)
, 百拇医药
    李幼平(华西医科大学附属第一医院移植免疫实验室,成都,610041)

    参考文献:

    [1]Butler D, Wadman M, Lehrman S, et al.Last chance to s top and think on risks of xenotransplants. Nature, 1998;391:320

    [2]Galili U. The natural anti-Gal antibody: Evolution a nd autoimmunity in man. Immunology Series, 1991;55:355

    [3]李涛,李幼平,杨志明.猪到人异种移植抗原与移植免疫研究. 中国修复重建外科杂志,1998;12(1):42
, 百拇医药
    [4]李幼平,马玉奎,何秋明.临床异种大动物器官移植的现状、问题 与对策综述.中国修复重建外科杂志,1998;12(2):99

    [5]Sandrin MS, Mckenzie IF. Gal α(1,3)Gal, the major xenoan tigen(s) recognized in pigs by human natural antibodies. Immunological Reviews, 1994;141: 169

    [6]李幼平,李涛,步宏,等.中国内江猪对人血清反应性研究. 中国修复重建外科杂志,1998;12(5):304

    [7]Goldstein IJ, Blake DA, Ebisu S, et al. Carbohydrate binding studies on the bandeiraea simpli cifolia Ⅰ isolectins. J Biological Chemistry, 1981; 256(8):3 890
, 百拇医药
    [8]步宏,陈蕴颖,李幼平,等.中国内江猪各脏器组织中人类ABO 血型抗原的分布.中国修复重建外科杂志,1999;13(2):109

    [9]Sandrin MS, Vaughan HA, Dabkowski PL, et al. Anti-p ig antib odies in serum react predominantly with Gal α(1,3) gal epitopes. Proc Natl Acad Sci USA, 1993;90:11 391

    [10]Sandrin MS, Vaughan HA, Dabkowski PL, et al. Studies on hum an naturally occurring antibodies to pig xenoantigens. Transplant Proc,1993;25:2 917, 百拇医药