Для оценки совместимости реципиента с предполагаемым донором определяют антигены HLA реципиента, исключают сенсибилизацию реципиента антигенами HLA, проводят пробу на индивидуальную совместимость. Помимо этого подбирают донора, совпадающего с реципиентом по антигенам системы AB0. Это особенно важно при трансплантации почки.
А. Определение антигенов HLA реципиента
1. Серологические методы
а. Основной серологический метод типирования антигенов HLA — лимфоцитотоксический тест. Метод заключается в следующем: 1) к сывороткам против разных антигенов HLA добавляют по 2000 исследуемых лимфоцитов; 2) после инкубации добавляют комплемент (его источником может служить кроличья сыворотка); 3) лимфоциты, несущие антиген, против которого направлена сыворотка, под действием комплемента разрушаются; 4) затем к лимфоцитам добавляют краситель, который окрашивает только живые клетки. Результат оценивают по относительному числу погибших лимфоцитов. В табл. 17.2 представлена шкала оценки лимфоцитотоксического теста, а в табл. 17.3 — пример серологического типирования антигенов HLA. Резко положительный результат свидетельствует о том, что лимфоциты несут исследуемый антиген.
б. Недостатки серологических методов типирования антигенов HLA. Для типирования антигенов класса I необходимо не менее 15 мл, а для типирования антигенов класса II — не менее 30 мл крови. Жизнеспособность выделенных лимфоцитов должна составлять не менее 80%. Загрязнение, длительное и неправильное хранение приводят к снижению качества сывороток и комплемента, используемых для исследования. Получение диагностических сывороток — трудоемкий и дорогостоящий процесс. Он сводится к исследованию большого количества проб сывороток от многорожавших женщин с помощью панелей лимфоцитов, типированных по антигенам HLA. Особенно трудно получить сыворотки к редким антигенам HLA. При оценке результатов серологического типирования антигенов HLA необходимо учитывать, какая лаборатория его проводила и каково качество используемых сывороток. Наименее доступны сыворотки к антигенам HLA класса II, особенно к антигенам HLA-DP.
2. Молекулярно-генетические методы. Эти методы основаны на исследовании ДНК. Они лишены основных недостатков серологических методов. Генетическое типирование стало возможным после расшифровки нуклеотидной последовательности генов HLA и выявления различий между разными аллелями этих генов. В настоящее время молекулярно-генетические методы используются только для типирования генов HLA класса II.
а. Анализ полиморфизма длин рестрикционных фрагментов. В целом последовательность нуклеотидов во всех аллелях одного гена HLA класса II однотипна, уникальны лишь замены нуклеотидов в тех областях, которые отвечают за синтез вариабельных участков. Метод основан на способности бактериальных эндонуклеаз расщеплять ДНК в тех участках, в которых сосредоточены специфические для определенной эндонуклеазы последовательности нуклеотидов — сайты рестрикции. Сайты рестрикции для данной эндонуклеазы в разных аллелях одного гена располагаются на разном расстоянии друг от друга, поэтому длина рестрикционных фрагментов у разных аллелей разная. Применение эндонуклеаз позволило выявить полиморфизм длин рестрикционных фрагментов ДНК, подобный полиморфизму HLA, определяемому серологически. Чаще всего одновременно используют несколько разных эндонуклеаз. Длину рестрикционных фрагментов оценивают методом гибридизации ДНК на твердой подложке. Метод состоит в следующем. Фрагменты ДНК, полученные после ее обработки эндонуклеазами, разделяют с помощью электрофореза в геле. После этого их переносят на нитроцеллюлозную мембрану и инкубируют с мечеными фрагментами ДНК, комплементарными уникальным нуклеотидным последовательностям какого-либо аллеля гена HLA. Затем с помощью авторадиографии выявляют фрагменты, с которыми связались меченые фрагменты ДНК, и их длину, которую вычисляют по длине пробега фрагментов ДНК в геле. По длине фрагментов судят о присутствии тех или иных аллелей HLA у исследуемого. Если у донора и реципиента выявляются фрагменты одинаковой длины, считается, что они несут один и тот же аллель HLA. Недостатки метода: 1) большие затраты времени (обычно 2—3 нед); 2) невозможность различить аллели, сайты рестрикции в которых расположены в одних и тех же участках; 3) большое количество клеток для исследования (для получения достаточного количества ДНК необходимо по крайней мере 10—15 млн клеток); 4) отсутствие эндонуклеаз, специфичных для определенных аллелей.
б. Определение специфических олигонуклеотидных последовательностей лишено недостатков описанного выше метода. Аллели генов HLA иногда отличаются друг от друга лишь по одной паре нуклеотидов. Синтезированы одноцепочечные олигонуклеотидные зонды, состоящие из 19—24 нуклеотидов, полностью комплементарные уникальным последовательностям каждого известного аллеля гена HLA. Созданы также зонды, комплементарные общим для нескольких аллелей последовательностям. Таким образом, для определения неизвестного аллеля можно последовательно использовать серию зондов разной специфичности. Для гибридизации с олигонуклеотидными зондами можно использовать как рестрикционные фрагменты ДНК, полученные с помощью эндонуклеаз, так и фрагменты ДНК, полученные с помощью ПЦР.
в. ПЦР — метод, предназначенный для получения большого количества копий фрагментов ДНК с определенной нуклеотидной последовательностью. Основное достоинство метода — высокая чувствительность, он позволяет создать множество копий фрагмента ДНК при минимальном исходном ее количестве. Для проведения ПЦР необходимо синтезировать два олигонуклеотида, комплементарных 5'-концевым участкам цепей исследуемого фрагмента ДНК. Реакция включает следующие стадии: 1) денатурация ДНК с получением двух однонитевых фрагментов; 2) гибридизация олигонуклеотидов с 5'-концевыми участками этих фрагментов; 3) синтез комплементарной последовательности нуклеотидов. Реакцию проводят циклично, последовательно повторяя все ее стадии до получения достаточного количества копий исходного фрагмента ДНК. Количество копий ДНК увеличивается экспоненциально и после 20-го цикла реакции возрастает более чем в 1 000 000 раз. Полученные копии исследуют с помощью набора олигонуклеотидных зондов. Гибридизация зонда, который кодирует последовательность известного аллеля гена HLA, с исследуемым фрагментом ДНК свидетельствует о том, что в геноме исследуемого содержится данный аллель. Если гибридизации не происходит, данный аллель отсутствует. Отсутствие гибридизации со всеми олигонуклеотидными зондами не служит доказательством открытия нового аллеля, поскольку может быть обусловлен неполнотой использованного набора зондов. Разрабатывается молекулярно-генетическое типирование генов HLA класса I. Высокая точность и специфичность ПЦР позволяет с успехом использовать этот метод в других областях медицины, например в судебно-медицинской экспертизе. Разрабатываются и другие молекулярно-генетические методы типирования HLA.
3. Клеточные методы. После распознавания чужеродного антигена начинается пролиферация T-лимфоцитов. Этот процесс можно воспроизвести in vitro в смешанной культуре лимфоцитов, состоящей из лимфоцитов донора и реципиента. Если донор и реципиент несут разные антигены HLA класса II, в смешанной культуре отмечается пролиферация. Чтобы оценить иммунный ответ лимфоцитов только одного из исследуемых (отвечающих клеток), лимфоциты другого (стимулирующие клетки) инактивируют облучением или митомицином. Смешанная культура лимфоцитов позволяет выявить различия по антигенам HLA, которые нельзя обнаружить серологическими методами, например различия по антигенам HLA-DP и HLA-DQ.
а. Смешанная культура лимфоцитов. Равное количество лимфоцитов донора и реципиента смешивают и инкубируют в течение 5 сут при температуре 37°C, затем добавляют 3H-тимидин, который встраивается в ДНК пролиферирующих клеток. В присутствии 3H-тимидина лимфоциты инкубируют еще 1 сут, после чего определяют радиоактивность отвечающих клеток. В качестве отрицательного контроля используются культуры, состоящие только из отвечающих клеток, в качестве положительного — культура отвечающих клеток, стимулированных смесью лимфоцитов от разных доноров. Если радиоактивность в смешанной культуре превышает радиоактивность в отрицательном контроле не более чем на 20% или составляет не более 20% от радиоактивности в положительном контроле, считают, что донор и реципиент совместимы по антигенам HLA класса II.
б. Для определения одновременно 3 антигенов HLA класса II (HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR) с помощью смешанной культуры лимфоцитов в качестве стимулирующих клеток используют лимфоциты, несущие известные антигены HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR от гомозиготных по ним доноров. Обычно эти доноры рождаются от близкородственных браков. Если гомозиготные стимулирующие клетки не вызывают пролиферацию отвечающих клеток в смешанной культуре лимфоцитов, значит, отвечающие клетки несут те же антигены HLA класса II. Таким образом, смешанная культура лимфоцитов позволяет оценить совместимость донора и реципиента без анализа антигенов HLA (с применением стимулирующих клеток неизвестного фенотипа) и определить одновременно 3 антигена HLA класса II (с применением гомозиготных стимулирующих клеток).
в. Реакция клеточной цитотоксичности. При совместном культивировании лимфоцитов реципиента (отвечающих клеток) и отличающихся от них по антигенам HLA класса II стимулирующих клеток среди отвечающих клеток появляются цитотоксические T-лимфоциты. Они способны разрушать клетки-мишени, несущие антигены, которые присутствуют на стимулирующих клетках. Изучение клеточной цитотоксичности в смешанной культуре лимфоцитов в ряде случаев позволяет предсказать, будет трансплантат стимулировать образование цитотоксических T-лимфоцитов или нет. Для этого готовится смешанная культура лимфоцитов, где отвечающими клетками служат лимфоциты реципиента, а стимулирующими — инактивированные лимфоциты донора. После 6 сут инкубации в смешанной культуре лимфоцитов к отвечающим клеткам добавляют свежие клетки того же донора, меченные 51Cr. Клетки реципиента и меченые клетки донора смешиваются в соотношениях 100:1, 50:1 и 10:1. После инкубации в течение 4 ч отбирают надосадочную жидкость и измеряют содержание в ней радиоактивной метки, вышедшей из разрушенных клеток донора. Отрицательным контролем служат меченые клетки донора. Метод можно использовать как до, так и после трансплантации. В последнем случае повышение активности цитотоксических T-лимфоцитов свидетельствует об отторжении трансплантата.
г. Основной недостаток методов, основанных на применении смешанной культуры лимфоцитов, — большие затраты времени (около недели). Для более быстрого получения результатов отвечающие клетки в смешанной культуре лимфоцитов предварительно активируют известными антигенами HLA класса II. Для этого необходима панель лимфоцитов с разными антигенами HLA класса II. Кроме того, методы, основанные на применении смешанной культуры лимфоцитов, плохо воспроизводимы, поэтому, если необходимо выбрать одного из нескольких доноров, смешанные культуры с лимфоцитами, полученными от всех доноров, готовят одновременно. Если используются гомозиготные стимулирующие клетки, они должны быть выделены непосредственно перед исследованием. Уже отмечалось, что доноров гомозиготных клеток очень мало, поэтому исследования с использованием этих клеток проводятся только в специализированных лабораториях. С помощью реакции клеточной цитотоксичности предсказать отторжение трансплантата можно далеко не во всех случаях, поэтому метод не получил широкого распространения.
Б. Выявление сенсибилизации реципиента антигенами HLA
1. Определение антител к антигенам HLA. Антитела к антигенам HLA появляются после контакта клеток иммунной системы с этими антигенами, например во время беременности. Присутствие в сыворотке реципиента антител к антигенам HLA донора служит противопоказанием к трансплантации органа, полученного от данного донора. Определение антител к антигенам HLA в сыворотке больного, которому планируется трансплантация органа, проводят при первичном обращении к врачу, а также во всех случаях, когда возможен контакт с антигенами HLA: после переливания компонентов крови, трансплантации органов или во время беременности. Для выявления антител к антигенам HLA используют 30—60 образцов лимфоцитов, типированных по наиболее распространенным антигенам HLA. Исследование проводят с помощью лимфоцитотоксического теста. Результат выражают в виде коэффициента серопозитивности. Он представляет собой отношение числа образцов лимфоцитов, вызывающих положительную реакцию, к общему числу образцов в панели, выраженное в процентах. Коэффициент серопозитивности отражает риск сверхострого отторжения трансплантата, взятого от случайного донора. Чем этот коэффициент выше, тем сложнее подобрать совместимого донора. Если коэффициент серопозитивности превышает 80%, трансплантация возможна только от донора, полностью совместимого с реципиентом по антигенам HLA.
2. Для определения специфичности антител необходимо знать антигены HLA клеток, которые вызвали положительную реакцию в лимфоцитотоксическом тесте. Например, если в панели имеется 5 образцов лимфоцитов, несущих антиген HLA-A1, и со всеми ними отмечена положительная реакция, то сыворотка реципиента содержит антитела к антигену HLA-A1. Антитела могут взаимодействовать с разными антигенами HLA, образующими перекрестнореагирующие группы. У больных, сыворотка которых содержит антитела к антигенам одной или нескольких таких групп, обычно бывает высоким коэффициент серопозитивности.
3. С помощью серологических методов в сыворотке реципиента можно выявить следующие антитела.
а. Антитела к антигенам HLA класса I: HLA-A, HLA-B и HLA-C. Эти антигены присутствуют на поверхности лимфоцитов и моноцитов.
б. Антитела к антигенам HLA класса II: HLA-DR, HLA-DQ и HLA-DP. Эти антигены присутствуют на поверхности моноцитов и B-лимфоцитов. На поверхности покоящихся T-лимфоцитов они отсутствуют.
В. Проба на индивидуальную совместимость
1. Завершающий этап подбора донора — проведение пробы на индивидуальную совместимость. В основе пробы на индивидуальную совместимость лежит лимфоцитотоксический тест. Для этого к лимфоцитам донора добавляют сыворотку реципиента. Цель исследования — выявить любые антитела, которые могут реагировать с антигенами HLA донора и вызвать сверхострое отторжение трансплантата. Сверхострое отторжение обусловлено взаимодействием антител с антигенами HLA донора, находящимися на эндотелии трансплантата. Образовавшиеся комплексы активируют комплемент, который повреждает эндотелий и тромбоциты, приводя к тромбозу сосудов трансплантата. Положительный лимфоцитотоксический тест свидетельствует о высоком риске не только сверхострого, но и острого и хронического отторжения трансплантата. Острое отторжение обусловлено образованием антител, хроническое — появлением цитотоксических T-лимфоцитов, направленных против антигенов донора. Сыворотка реципиента для проведения пробы на индивидуальную совместимость должна быть получена не более чем за 1 мес до исследования. Дополнительно можно исследовать более ранние пробы сыворотки — иногда это позволяет выявить антитела, которые присутствовали в сыворотке реципиента в низком титре, а к моменту последнего забора крови исчезли. В этом случае обычно исследуют пробу сыворотки, содержащей наибольшее количество антител к разным антигенам HLA. Единого мнения о целесообразности исследования сывороток, полученных более чем за 6 мес до проведения пробы, нет. Считается, что оно необходимо, если у реципиента ранее обнаруживались антитела ко многим антигенам HLA или в прошлом он уже перенес трансплантацию. При этом обычно исследуют 2—6 проб сыворотки. Ложноположительные результаты лимфоцитотоксического теста возможны при наличии в сыворотке реципиента аутоантител, перекрестнореагирующих с лимфоцитами донора. Присутствие аутоантител подтверждается при смешивании сыворотки реципиента с его собственными лимфоцитами. Аутоантитела не повышают риск отторжения трансплантата.
2. Для выявления в сыворотке реципиента антител к антигенам HLA донора дополнительно проводят следующие исследования.
а. Сыворотку реципиента смешивают с суспензией лимфоцитов и моноцитов донора и добавляют комплемент. Для повышения чувствительности исследования увеличивают время инкубации. Поскольку в суспензии содержится около 70% T-лимфоцитов и 30% B-лимфоцитов и моноцитов, положительный результат данного исследования свидетельствует о том, что в сыворотке реципиента присутствуют антитела к антигенам HLA как класса I, так и класса II.
б. Лимфоцитотоксический тест с T-лимфоцитами позволяет выявить только антитела к антигенам HLA класса I. Поскольку выделить из крови T-лимфоциты относительно просто, это исследование широко распространено. Если в сыворотке реципиента обнаруживаются IgG к T-лимфоцитам, трансплантация от этого донора абсолютно противопоказана.
в. Лимфоцитотоксический тест с B-лимфоцитами позволяет выявить антитела к антигенам HLA как класса I, так и класса II, поскольку B-лимфоциты несут на своей поверхности антигены обоих классов. Лимфоцитотоксический тест с B-лимфоцитами более информативен, чем с T-лимфоцитами, поскольку на поверхности B-лимфоцитов больше антигенов класса I. Исследование часто проводят с разными разведениями сыворотки реципиента. Это позволяет определить титр антител к антигенам HLA донора. Если он превышает 1:4, то высок риск сверхострого отторжения трансплантата.
г. Проточная цитофлюориметрия также позволяет определить титр антител к антигенам HLA донора. Метод заключается в следующем. Лимфоциты донора инкубируют с сывороткой реципиента, после чего к смеси добавляют меченные флюоресцентной меткой антитела к иммуноглобулинам человека. Присутствующие в сыворотке донора антитела связываются с лимфоцитами, а затем — с мечеными антителами. Результат исследования выражают в виде гистограммы. По оси абсцисс откладывают интенсивность флюоресценции, по оси ординат — число флюоресцирующих клеток. На рис. 17.3 представлены гистограммы, полученные при исследовании отрицательного и положительного контролей, а также сыворотки, содержащей антитела к антигену HLA класса I. Использование моноклональных антител к уникальным антигенам клеток, например CD3 T-лимфоцитов или CD20 B-лимфоцитов, позволяет исследовать отдельные популяции клеток. Чтобы отличить эти антитела от антител к иммуноглобулинам человека, их метят разными флюоресцентными метками. Например, чтобы выявить антитела к антигенам HLA класса I, связавшиеся только с T-лимфоцитами, суспензию лимфоцитов и моноцитов донора смешивают с сывороткой реципиента, затем добавляют антитела к человеческим IgG, меченные флюоресцеином (зеленое свечение), и моноклональные антитела к CD3, меченные фикоэритрином (красное свечение). Таким образом, T-лимфоциты, несущие исследуемые антигены HLA класса I, одновременно испускают красное и зеленое свечение. Чувствительность проточной цитофлюориметрии примерно в 100 раз превышает чувствительность серологических методов. Однако высокая чувствительность приводит к тому, что помимо антител к антигенам HLA выявляется множество других антител сыворотки реципиента, реагирующих с лимфоцитами донора, например аутоантител. В связи с этим положительный результат проточной цитофлюориметрии при определении антител к антигенам HLA требует дополнительных исследований (см. гл. 17, п. II.В.2.ж).
д. Исследование с дитиотреитом и дитиоэритритом. Считается, что основную роль в отторжении трансплантата играют IgG, а не IgM. IgM часто (хотя не всегда) являются аутоантителами, направленными к антигенам, не относящимся к HLA. IgM вызывают отторжение трансплантата крайне редко (в большинстве лабораторий IgM к антигенам HLA не определяют). IgM связывают комплемент, что обуславливает положительный лимфоцитотоксический тест. Для инактивации IgM используют дитиотреит или дитиоэритрит, они разрушают дисульфидные связи между мономерами в пентамерной молекуле IgM. Если при исследовании антител к антигенам HLA в сыворотке, обработанной дитиотреитом или дитиоэритритом, получен отрицательный результат, то в ней отсутствуют IgG, которые могли бы вызвать отторжение.
е. Проба на индивидуальную совместимость при высоком и низком риске отторжения трансплантата. К группе больных с высоким риском отторжения трансплантата относятся реципиенты, ранее иммунизированные антигенами HLA (коэффициент серопозитивности превышает 15%, см. гл. 17, п. II.Б.1), и реципиенты, ранее перенесшие трансплантацию, независимо от коэффициента серопозитивности в данный момент. Следует помнить, что отсутствие антител к антигенам HLA в сыворотке реципиента не исключает его иммунизации этими антигенами. В этом случае после трансплантации органа активируются клетки памяти и синтез антител возобновляется. В связи с этим при высоком риске отторжения перед трансплантацией исследуются несколько проб сыворотки реципиента, полученных в разные периоды времени. Больным с высоким риском отторжения трансплантата обычно проводят лимфоцитотоксические тесты с T- и B-лимфоцитами и проточную цитофлюориметрию с использованием нескольких проб сыворотки. К группе больных с низким риском отторжения трансплантата относят реципиентов, которым трансплантацию проводят впервые, а также реципиентов, в сыворотке которых нет антител к антигенам HLA или они присутствуют в низком титре.
ж. Оценка пробы на индивидуальную совместимость (см. табл. 17.4).
1) У всех реципиентов исключают наличие аутоантител, поскольку они обуславливают ложноположительную пробу на индивидуальную совместимость. При выявлении аутоантител их инактивируют дитиотреитом или удаляют абсорбцией на лимфоцитах реципиента или другого человека и только после этого повторно проводят пробу.
2) Если в сыворотке реципиента обнаружены IgG к T-лимфоцитам донора, трансплантацию органа, полученного от данного донора, не проводят.
3) При положительном результате лимфоцитотоксического теста с B-лимфоцитами необходимы дополнительные исследования для определения класса антигенов HLA, против которых направлены антитела реципиента. В этом случае обычно проводят проточную цитофлюориметрию с T-лимфоцитами. Положительный результат этого исследования свидетельствует о том, что сыворотка реципиента содержит антитела к антигенам HLA класса I. Отрицательный результат проточной цитофлюориметрии с T-лимфоцитами указывает на присутствие в сыворотке реципиента антител к антигенам HLA класса II. Единого мнения о том, допустима ли трансплантация органов при наличии в сыворотке реципиента антител к антигенам HLA класса II, в настоящий момент нет. Однако у реципиентов с низким риском отторжения трансплантата и низким титром данных антител трансплантация обычно проходит успешно.
4) Если при положительном результате проточной цитофлюориметрии с T-лимфоцитами донора результаты лимфоцитотоксического теста с сывороткой реципиента и лимфоцитами донора отрицательны, результаты исследования оценивают с учетом того, к какой группе риска относится реципиент. Так, если реципиент относится к группе риска отторжения трансплантата, положительный результат проточной цитофлюориметрии служит противопоказанием к трансплантации органа, полученного от данного донора. В остальных случаях трансплантация возможна.