이종 간장 및 신장을 통한 자연항체 흡수후 이종이식 신장에서의 초급성 거부반응 변화에 관한 연구

Abstract

[한글]

이종이식시의 가장 큰 장벽은 면역학적인 기전에 의한 초급성거부반응으로서, 수여동물의 혈중 자연항체와 보체에 의한 면역반응으로 이식장기의 혈관 내피세포의 손상이 일어나고 이식장기의 혈류가 감소하여 결과적으로 이식장기의 기능이 소실된다. 성공적인 이종이식을 위한 여러 방법중 자연항체를 소실시키는 방법에 관하여 다양한 연구가 행하여 졌으며, 그중 장기에 혈액을 관류하여 자연항체를 흡수하는 방법이 혈중 자연항체를 감소시키고 이종 이식장기의 생존을 연장시키는데 효과적이라고 알려져 있다. 본 연구에서는 돼지의 편측 신장과 간장을 통하여 개의 혈액에 존재하는 자연 항체를 흡수하여 감소시킨 후, 개의 혈액내 자연항체 감소의 효과와 관류후 돼지신장의 초급성 거부반응의 조직학적 소견의 변화를 관찰하고자 하였다. 본 실험은 각 5마리씩 돼지의 간장 및 양측 신장을 대동맥, 하대정맥, 문맥과 함께 장기 보관액으로 관류후 on-bloc으로 적출하여, 개의 복부대동맥, 하대정맥,문맥에 문합한 후 개의 혈액을 돼지의 우측신장(1차신장)과 간장에 일차적으로 관류시켜 60분간 자연항체를 흡수시킨 다음, 좌측신장(2차신장)에 순차적으로 혈액을 관류시키는 방법으로 고안되었다. 돼지의 양측신장에서 개의 혈액이 관류되기 직전, 그리고 관류후 2, 4, 6, 8, 10, 20, 40, 60분에 각각 신피질에서 조직생검을 시행하였으며, 광학현미경 검사와 개의 IgG 및 IgM에 대한 형광물질이 부착된 항체를 이용하여 형광현미경 검사를 하였다. 돼지의 혈관 내피세포에 대한 개의 혈중 자연항체의 역가는 돼지의 흉부 대동맥의 혈관 내피세포를 추출하여 배양한 후 이를 항원으로 하여 ELISA검사로 측정하였다. 대조군으로는 동 기간의 허혈을 유발한 돼지신장을 자가이식하였다. 개의 혈액내 돼지 혈관내피세포에 대한 이종 자연항체의 농도는 공여동물(돼지)의 혈액내 자가 항체에 비하여 IgM 및 IgG모두 현저히 높았다. 돼지의 1차신장 및 간장을 통하여 개의 혈액을 관류한 후 자연항체의 농도는 관류전에 비하여 관류후 60분에 감소하였으며, IgM 및 IgG 에서 각각 유사한 경향을 보였다. 조직학적으로 1차신장은 재관류 2분후에 사구체 및 세뇨관사이 모세혈관내 충혈이 관찰되었으며, 4분이 지나면서 점차 뚜렷해지고 6∼10분에 최고에 도달하였다. 혈소판 및 섬유소성 혈전도 10분이내에 관찰되었다. 2차신장에서 충혈은 1차신장과 마찬가지로 재관류 2∼8분후에 시작되었으나 10∼20분에 최고에 도달하였으며 그 정도가 약하였다. 1차신장은 관류 2분후부터 사구체간질내 IgM의 침착이 조금씩 증가하여 10분에 중등도로 침착되었으나, 2차신장에서는 증가되는 양상이 뚜렷지 않았다. 대조군으로 사용한 돼지 자가이식 신장의 조직병리 소견으로 1차신장에서 허혈 및 재관류 손상에 따르는 세뇨관 변성이 5예 모두에서 관찰되었으나 관류후 60분까지 세뇨관 지사는 관찰되지 않았다. 세뇨관강의 확장은 2예에서 20분 및 60분에 약하게 관찰 되었고 혈관 충혈이 1예에서 있었다. 모든 예에서 간질내 출혈이나 혈소판 및 섬유소성 혈전은 관찰되지 않았다. 2차신장은 1차신장에 비하여 세뇨관의 변성이 심하였으며 그중 2예에서는 세뇨관 괴사가 관류후 40분째에 관찰되었다. 세뇨관강의 확장이 5예 모두에서 존재하였으며, 혈관의 충혈은 2예에서 있었다. 2차신장에서는 전예에서 초급성 거부반응의 소견인 간질내 출혈이나 혈소판 및 섬유소성 혈전은 관찰되지 않았다. 본 실험 결과 돼지-개 모델의 이종이식시에 장기를 통한 관류법은 자연항체를 감소시키며, 초급성 거부반응의 조직학적 발현을 지연시키는 효과가 있었으나, 초급성 거부반응을 방지하는데 충분하지 못하여, 거부반응을 억제하기 위하여는 보체에 대한 처치와 혈관 내피세포에 대한 조작등 다양한 방법이 병행되어야 할 것으로 생각된다.

[영문]

The major broblem in transplants between widely disparate species is hyperacute rejection a rapid and violent rejection that damages the graft within minutes or hours. Hyperacute rejection is mediated by the components of natural immunity, most

notably natural antibodies and complements. The absorption of natural antibodies on endothelial cells by passing the recipient's blood through a donor kidney or liver is very effective in removing xenoreactive natural antibodies from the recipient's blood.

To modify hyperacute rejection in pig-to-dog renal transplantation canine natural antibodies were absorbed by the organ perfusion with porcine liver and kidney.

The en-bloc organ procurement from male pigs weighing 15∼20 Kg, including the liver and two kidneys, was performed after perfusion with cold Euro-Collins solution through the aorta and portal vein. The harvested organs were vascularized to male dogs weighing 25∼30 Kg by the anastomosis of the graft aorta to the

recipient's infrarenal aorta, the graft inferior vents cava(IVC) to the recipient's infrarenal IVC, and the graft portal vein to the recipient's portal vein in an end-to-side fashion. The recipient's blood was perfused into one kidney and liver, and then into the other kidney 60 minutes later. During the procedure, recipient blood was obtained for the assay of natural xenoreactive antibodies. Natural anti-porcine endothelial antibodies were measured by ELISA with porcine aortic endothelial cells in culture as targets. Each of the grafted organs were biopsied serially by intervals of 2, 4, 6, 8, 10, 20, 40, and 60 minutes after reperfusion for light microscopic and immunofluorescent examination.

Natural anti-porcine endothelial antibody levels(both IgM and IgG) of the canine serum decreased at 60 minutes after organ perfusion with the porcine liver and one kidney. The findings of hyperacute rejection(capillary congestion, interstitial hemorrhage, thrombosis, etc) of the kidneys appeared within 20 minutes after blood perfusion regardless of the organ absorptions of natural antibodies through the porcine liver and one kidney. The appearance of the interstitial hemorrhage and thrombosis of the kidney was delayed by about 4∼10 minutes by the organ absorption of natural antibodies, but acute tubular necrosis appeared early and more obviously in the second kidney, Immunofluorescence showed granular deposits of canine IgM and IgG in the glomerular mesangium and on the microvessels, The canine IgM but not IgG deposition on the second kidney was decreased after the organ absorption of natural antibodies. Complement deposition was not altered by the organ absoption.

The organ perfusion with the porcine liver and kidney was effective for only a short time in decreasing natural anti-porcine endothelial IgM and IgG antibodies of canine serum, and the appearance of histologic changes of capillary congestion or

interstitial hemorrhage in the second kidney was slightly later than the kidney used in antibody absorption. Further efforts should be made toward modifying the technique for removal of specific natural antibodies and complements.