장기이식의 실제: 신장이식을 중심으로

신장이식의 적응증과 금기증 적응증 금기증 절대적 금기증 상대적 금기증 이식 전 검사 및 조치 환자는 어떤 장기를 수여 받는 것이 좋은가? ABO & HLA typing 혈액형검사(ABO typing) HLA typing 환자가 HLA에 감작되어 있지는 않은가? [선 감작된 환자(Sensitized recipient)에 대한 이식 전 평가] HLA 교차시험(HLA-crossmatch, HLA-XM) CDC-XM FCXM PRA (Panel Reactive Antibody) 검사 DSA (donor specific antibody) 신이식 후 합병증 핍뇨 거부반응 신이식 후 발생한 고혈압

신장이식의 적응증과 금기증

적응증

신장 조직 손상이 진행되어 기능 회복이 불가능한 상태인 말기 신장병에서 신장이식을 시행하게 된다.
주요 원인 질환: 당뇨성, 고혈압, 만성 사구체 신염, 낭성 신질환 등

금기증

절대적 금기증

회복 가능한 신장 질환
최근 악성종양의 병력 및 전이성 악성종양
치료가 필요한 급성 감염
심한 정신질환 및 약물 중독증
규칙적인 약물 복용이 불가능한 환자

상대적 금기증

고령(정확한 기준 없음, 기대 수명 고려)
HBsAg(+), HCV(+)수여자: 조직검사에서 만성 활동성 간염 및 간경화증 동반 시 제외
관상동맥질환: 혈관성형술 또는 우회술 후 시행
활동성 소화성 궤양: 치료 후 시행
활동성 루푸스 신염: 활성도가 없어진 후 시행
용혈 요독증후군 및 신이식 후 재발된 초점분절 사구체경화증
악성종양의 병력이 있을 경우: 완치 2-5년 후 시행
ABO혈액형 부적합(ABO IgG역가가 높을 때 정해진 기준 없음)
고감작된 환자(탈감작 후 시행)

이식 전 검사 및 조치

신장 이식의 경우 수혈이 가능한 혈액형 사이에서 이루어 지는 것이 가장 바람직합니다. 또한 HLA(human leukocyte antigen)의 일치 정도가 장기 생존률과 밀접한 관계가 있습니다. 따라서 신장 이식 전 혈액형 검사와 조직적합성 검사(histocompatibility test)를 시행하게 됩니다.

수혈이나 임신, 과거의 장기이식 등 면역학적인 원인으로 이미 타인의 HLA 항원에 노출되어 HLA 항체를 보유하고 있는 선감작군(presensitization)이 있을 수 있습니다. 이 경우 초급성 거부반응(hyperacute rejection)을 예방하기 위해 기증자의 림프구와 수혜자의 혈청을 반응시켜 감작 여부를 평가하는 HLA 교차검사를 시행합니다. 참고로 HLA antigen matching 은 신장과 췌장 이식에 보다 중요하며 심장과 간 이식에서는 그 중요성이 조금 떨어지는 것으로 알려져 있습니다.

환자는 어떤 장기를 수여 받는 것이 좋은가? ABO & HLA typing

혈액형검사(ABO typing)

이식 적합 여부 검사의 첫 번째
초급성 면역반응(hyperacute rejection) 예방 목적
공여자와 수여자의 ABO type이 동일한 것이 원칙. A와 B형은 AB형의, O형은 모든 형의 수여자에게 공여 가능 (수혈의 경우와 동일)
이전에는 ABO 부적합 이식이 금기시되었으나, 최근에는 혈액형이 완전히 일치되지 않더라도 이식 시행
- 이식 전 혈장교환, 면역글로부린 주사, 강력한 면역억제제 투여 등 시행 → 항체 역가↓

혈액항원이 다를 경우에는 높은 항체 역가 때문에 초급성 거부반응, 초기 체액성 거부반응acute humoral rejection이 빈발하여 이식이 금기시 되었으나 최근 에는 여러 가지 방법으로 항체 역가를 낮추는 방법이 개발되어 생체 신이식에서 기증자와 수혜자 사이에서 ABO 항원 부적합한 경우에도 이식을 하고 있습니다.

HLA typing

인간의 주조직적합성 항원인 HLA에 대한 검사
Human leukocyte antigen(HLA)
- 사람의 major histocompatibility complex(MHC). ABO 적합 이식에서 장기이식의 거부반응을 일으키는 주요 항원
- HLA는 핵이 있는 모든 세포표면에 표현되며 특히 면역 세포에 많이 발현

HLA class I: 3가지 항원(A, B, C)	→	총 6개
HLA class II: 2가지 항원(DR, DQ)	→ HLA 항원을 각각 두 가지씩 가진다.(각각 부, 모로부터 넘겨 받음)	총 4개

이식면역에서 중요한 항원: A, B, DR (이식 장기의 생존에 가장 중요한 HLA 항원은 DR항원) → 장기이식을 위한 HLA typing에서는 이 세 가지의 항원(6개)을 확인
예: HLA type: A24, A33, B44, B51, DR12, DR13(이 중 어머니로부터 넘겨 받은 항원은 A33, B44, DR13)

최근에는 강력한 면역억제제의 등장으로 조직적합 항원의 일치 정도와 관계없이 이식을 진행하는 경향이 있다.

환자가 HLA에 감작되어 있지는 않은가? [선 감작된 환자(Sensitized recipient)에 대한 이식 전 평가]

선감작군(presensitization)이란?
- 이식 전 타인의 HLA 항원에 노출 [면역학적 원인: Pregnancy, transfusion Hx(+), previous transplantation(+)] → HLA 항체 보유(preformed Ab)
서로 장기를 주고받을 수 있는 면역체계인지를 확인하기 위한 검사 필요
- 초급성/급성거부반응의 발생을 미리 방지하기 위해 이식 전에 수혜자의 면역기능이 기증자 장기의 조직항원에 어느 정도 반응하는지를 확인하는 작업
- 방법: HLA 교차시험(HLA-crossmatch, HLA-XM), PRA(panel reactive antibody), DSA(donor specific antibody)

체내의 면역 체계가 다른 개체의 HLA를 만나는 경우, 즉 임신, 수혈, 이전의 장기이식 등의 경우에 타인의 HLA에 대한 감작이 발생하여 항 HLA항체가 생성된다. 항HLA항체가 이식장기 수여자의 체내에 존재하고, 그 항체가 인지할 수 있는 HLA를 가진 이식장기가 이식되면 이 장기는 초급성거부반응 또는 급성거부반응을 통해 파괴된다.

선감작군(presensitization)에 조치

최근 면역체계에 대한 이해와 탈감작 방법의 발달로 항체가 있더라도 신장이식이 성공적으로 진행되고 있다.
탈감작 방법: 혈장교환, 대용량의 면역글로불린 주사, 강력한 면역억제제 rituximab (anti-CD20 Ab), 기존면역억제제의 적절한 증량
치료: 이식 전 유도면역억제로 탈감작 유도
- rituximab, bortezomib, complement depleting agent + 정맥내 면역 글로불린 주사(대량 또는 소량) + 혈장분리반출술(교환 또는 필터)

HLA 교차시험(HLA-crossmatch, HLA-XM)

공여자의 혈액 세포(공여자의 HLA와 기타 항원들을 발현함)와 수여자의 혈장(항체보유)을 반응시켜 수여자의 면역체계 내에 공여자의 세포를 공격하는 인자(preformed Ab)가 있는지를 확인
방법: 보체의존성 세포독성(Complement Dependent Cytotoxicity crossmatch, CDC-XM) 검사법, 유세포분석(flow cytometry crossmatch, FCXM)

CDC-XM

수여자의 면역체계에 공여자의 세포와 반응하여 CDC를 일으킬 수 있는 항체가 있는지 확인
NIH법: 공여자의 세포(주로 T림프구를 이용)와 수여자의 혈장을 반응시키고 여기에 complement를 첨가하여 cytotoxicity를 보는 방법
AHG법: 동일한 과정 중 complement를 첨가하기 전에 anti-human globulin(AHG)을 첨가하여 반응을 증폭시키는 방법

보체의존성 세포독성(Complement Dependent (lympho)cytotoxicity, CDC) 검사법

→ 수여자의 serum 내에 존재 가능한 항체를 detection

→ Recipient serum + donor lymphocyte+complement

Sensitized recipient 의 경우 (예. Pregnancy, transfusion Hx(+), previous transplantation(+))

→ preformed Ab 확인 위해 lymphocyte crossmatching 다시 시행

FCXM

공여자의 림프구(T[주로 HLA class I Ag 표현] 또는 B[주로 HLA class II Ag 표현] 림프구)에 수여자의 혈장을 반응시키고 형광이 tag된 anti-human-Ig을 반응시켜 공여자의 림프구와 결합한 수여자의 항체를 flow cytometry로 검출하는 방법
CDC 유발 여부와 관계 없이 공여자의 세포에 affinity를 보이는 모든 항체가 검출된다.

국내에서는 대부분 이식 의료기관에서 CDC 교차시험을 시행하고 일부에서 유세포 교차시험을 추가 시행. 북미에서는 유세포 교차시험만을 실시하고 있다.

PRA (Panel Reactive Antibody) 검사

장기이식수여자가 타인의 HLA에 대한 항체를 가지고 있는지를 확인하는 검사이다.
여러 사람의 세포(혈소판이나 불멸화 B cell을 주로 이용)를 모아 HLA의 panel을 만들어 놓고 이 panel에 환자의 혈청을 반응시켜 반응하는 항체 유무 확인 → panel reactive antibody(PRA)
PRA 선별검사: 수백 명의 세포로부터 얻은 HLA를 coating한 panel에 대한 반응을 보아 환자가 타인의 HLA에 감작되었는지의 여부를 확인

PRA 동정검사: 발견된 항체가 어떤 HLA에 대한 항체인지를 확인하기 위한 검사. 한 well에 한 개체로부터의 HLA만이 coating되어 있는 panel을 이용하여 반응시킨 well 중 반응이 일어난 well의 %로 HLA에 대한 감작의 정도를 보고하며, 반응한 well에 coating된 HLA로부터 환자의 항체가 반응하는 HLA 항원을 알아낸다.

DSA (donor specific antibody)

donor specific antibody(DSA): 특정 공여자에 대한 항체
DSA 측정의 의의
- HLA뿐 아니라 다른 단백들도 장기이식 반응의 항원(minor allo-antigen)으로 작용할 수 있으므로 PRA가 음성인 수여자라 하더라도 특정 공여자의 세포에 대하여 반응을 보이는 항체를 가질 수 있다.
- 장기이식 수여자가 HLA에 감작되었더라도 특정 공여자에 대한 항체가 없다면 해당 공여자로부터 이식받은 장기를 거부하지 않는다.
  → 교차반응과 함께 DSA의 측정은 특정 공여자의 장기가 수여자의 면역체계에 일으킬 면역반응의 정도를 예측할 수 있는 지표가 된다.

공여자의 세포를 사용해야하는 교차반응 검사와는 달리 DSA의 측정은 공여자의 세포로부터 추출한 단백을 그 항원으로 사용하므로 항원의 보관이 가능하여 추적관찰이 용이하다.
교차반응이 음성인 경우에도 DSA는 양성일 수 있다. → 이 경우 이식을 진행하는 것이 대부분이지만 보다 강력한 면역억제요법(Thymogloblin induction 등)을 하거나 더 오랜 시간동안 탈감작 시행

신이식 후 합병증

핍뇨

Prerenal: Hypovolemia
Vascular obstruction
Renal: ATN, 초급성/급성 거부반응
Cyclosporin toxicity
Postrenal : Foley catheter obstruction
Ureter obstruction

	Pre-renal	Renal	Post-renal
원인	혈량저하 혈관폐쇄	ATN 초급성/급성 거부반응 CsA 독성	도뇨관 폐쇄(m/c) 요관폐쇄/누출 혈종 등에 의한 압박
치료	Bruit over graft(+) 시 angiography percutaneous balloon patch operative patch angioplasty	감염: 항생제 내인성 질환: 생검	가장 먼저 도뇨관 삽입 소변 누출 혹은 폐쇄 percutaneous stent operative revision

거부반응

거부반응은 predominant mediator, timing of the process 에 따라 크게 3가지로 분류

	timing of the process	predominant mediator
Hyperacute rejection	이식 후 수 분~수 시간 내 발생	primarily mediated by preformed antibody
Acute rejection	수 주~수개월 내, 어느때나 발생 가능 m/c 거부반응	T cell–mediated rejection (± acquired antibody response)
Chronic rejection	수개월~수년 내 발생 long-term allograft loss의 가장 흔한 원인	secondary to both T and B cell processes including donor-specific antibody → indolent fibrotic process 만성 기관손상의 비면역학적 기전과 완전히 분리하기는 어렵다.(e.g. drug toxicity, cardiovascular comorbid diseases)

	초급성 거부반응(hyperacute rejection)	급성 거부반응(acute rejection)	만성 거부반응(chronic rejection)
발생	수 분~수 시간 내 발생	수 주~수개월 후 발생	수개월~수년에 발생
기전	humoral immunity donor Ag에 대한 preformed Ab	cell mediated immunity(±Humoral immunity)Finally, a more recently recognized form of acute rejection mediated by the humoral immune system, known as antibody-mediated rejection (AMR), is discussed briefly later	hyperacute/acute rejection과 달리 기전이 명확히 밝혀지지 않음 cell mediated immunity + humoral immuunity + ischemia + infection
병리소견	fibrin, 혈소판, 적혈구가 혈관 내에 침착 PMN cell의 축적이 tubular necrosis와 동반됨	peritubular capillaries endothelium으로 cellular infiltration 처음엔 작은 림프구 침윤, 진행되면 큰 림프구 및 대식세포 침윤 혈관주위 단핵구 침윤	이식신의 섬유화 병변
증상	신장이 푸르게 바뀜 신기능 저하	발열, 핍뇨, 고혈압, 부종 면역억제제를 투여받고 있는 경우 신기능 장애(SCr↑)이 유일한 증상일 수 있음 → 조직검사를 통해 확진해야 될 수도 있습니다. 이식 후 소변량이 감소하고 혈청 크레아티닌치가 점차적으로 상승하면서 이식부위에 압통과 전신 부종을 호소하면 급성거부반응을 의심해야 합니다.	점차적 지속적인 신기능 저하 단백뇨 현미경적 혈뇨
진단	조직 소견	doppler US, renal scan 조직검사로 확진	조직 소견
치료	이식신 제거	고용량 steroid(steroid pulse therapy) 반응x → MALG, OKT3	특별한 치료 없음 면역억제요법은 기회감염을 높일 수 있으므로 서서히 줄여나감
비고	이식 전에 철저한 교차 검사를 실시하는 것이 좋다.	그러나 최근 개발된 면역억제제의 영향으로 임상적으로 확인이 가능한 고전적인 급성 거부반응의 소견을 보이는 경우는 드물다.

신이식 후 발생한 고혈압

이식 후 고혈압이 50% 이상에서 발생

참고자료

Yu SA, Kang ES, Park MH. A Questionnaire Survey of HLA Crossmatch Tests in Korea (2015). Lab Med Online 2017;7(3): 147-156
Kang HG. Allograft Immune Reaction of Kidney Transp lantation Part 2. Immunosuppression and Methods to Assess Alloimmunity. J Korean Soc Pediatr Nephrol 2008 ;12 :133-142
대한외과학회. 외과학 2판(2017). 14장
Kim CD. Kidney Transplantation. Korean J Med 2014;86:142-151