肿瘤免疫

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肿瘤免疫(tumor immunology),是指人患肿瘤后机体对肿瘤的免疫反应。免疫是动物在长期进化过程中形成并逐步完善的生物学特征。用以保护自己,消灭异己。肿瘤细胞是由正常细胞突变而来的,具有许多相应的正常细胞所没有的特征。因此,机体的免疫系统也会把它们当作异己成分对待,表现出针对肿瘤免疫反应

肿瘤特异性免疫反应

肿瘤特异性免疫反应主要由T淋巴细胞完成。

肿瘤特异性免疫反应的存在最先是用遗传性完全相同的纯系(或称近交系)动物(小鼠)做肿瘤移植实验证实的。将一定数量的同基因瘤细胞(来源于同品系的小鼠)接种于同基因鼠体内,肿瘤一般会不断增长,直到致宿主于死。及早切除肿瘤,动物得到救治。这些动物不但可以健康地存活,还可耐受该肿瘤的第二次接种,甚至接种的瘤细胞数更多,肿瘤也不生成,或长到一定大小后自然消退。第二次接种的若是没有交叉抗原性的另一种肿瘤,则接种的瘤细胞仍按第一次接种的规律进行性生长。这个经典的实验有力地证明寄主在肿瘤细胞接种后产生一种特异性的免疫反应,寄主尔后再遭遇同一种肿瘤时可战而胜之。这与为进行疫苗接种以预防传染病的道理是一样的。这个实验还有力地证明肿瘤特异性抗原的存在。因为移植同基因的正常细胞并不会被寄主消灭,而移植的同基因瘤细胞不能存活,这必然是瘤细胞上的异己成分引起免疫排斥反应所致。

参与肿瘤特异免疫反应的有巨噬细胞和一类淋巴细胞 T细胞。具体执行消灭瘤细胞任务的是一种具有杀伤作用的T细胞──细胞毒性T细胞(Tc细胞),是T细胞的一个亚群,Tc细胞表面有肿瘤抗原的受体,能特异地识别肿瘤细胞表面的抗原并与之结合。Tc与靶细胞结合后,分泌两种能使瘤细胞溶解、死亡的细胞毒因子:穿孔素和淋巴毒素(又称肿瘤坏死因子 B)。穿孔素在钙离子参与下聚合,形成管状,嵌在瘤细胞的膜上,使大量水分进入瘤细胞,最终使瘤细胞胀破,这种表现类似于红细胞的低渗溶解。淋巴毒素在结构上与巨噬细胞分泌的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)有30%的同源性,又共享同一种受体,作用又极相似,故又名TNF-β。

巨噬细胞在肿瘤特异性免疫反应的诱导阶段起扶佐作用。在接触抗原之初,抗原首先被巨噬细胞摄取并在巨噬细胞内进行加工。经加工处理的抗原,与巨噬细胞上第二类组织相容性抗原(MHCⅡ)联系在一起,共同表达在巨噬细胞表面,供T细胞的另一亚群──辅助性T细胞(TH)识别。有肿瘤抗原受体的TH,不能识别游离的抗原,只能识别与自身 MHCⅡ类抗原联系在一起的非己抗原。若非己抗原不是与自身的 MHCⅡ类抗原联系,而是与异基因的MHCⅡ类抗原相联系,TH也不能识别。这称为免疫诱导阶段巨噬细胞与TH细胞相互作用的遗传限制性。其实,Tc对瘤细胞的识别也受MHC抗原的制约,所不同的是,Tc必需同时识别瘤细胞上的肿瘤抗原和自身 MHCⅠ类抗原。MHC表型不同或遗传型发生改变(如MHCⅠ类基因缺失)的瘤细胞,都不能被Tc所识别和溶解。

TH与巨噬细胞相互作用,即被激活。激活的TH有两方面的作用,一是分泌各种淋巴因子,尤其是白细胞介素Ⅱ(IL-2),这是T细胞的生长因子。在IL-2作用下,TH大量增殖,使参与反应的 T细胞在数量上不断扩增。另一方面,IL-2促进Tc的前体细胞发育,成为有杀伤力的Tc。

肿瘤非特异性免疫反应

尽管已有不少事实(多数是体外实验)支持,人类肿瘤有无特异性抗原以及能否引起肿瘤特异的免疫反应的问题,至今没有解决。比较一致的看法是:多数人类肿瘤有肿瘤相关抗原,但抗原性弱,不足以引出有效的特异性免疫反应。幸运的是,除特异性免疫反应之外,机体还具备另一套防御体系,主要由巨噬细胞、天然杀伤细胞(NK)、淋巴因子激活的杀伤细胞 (LAK)等组成。这些细胞虽不能鉴别瘤细胞的类型,却能有选择地不损伤相应的正常细胞。它们保持了区分己和非己成分的能力。它们杀伤瘤细胞的作用也不受MHC抗原的制约。

巨噬细胞属单核吞噬细胞系统。由骨髓衍生的单核细胞发育而来。在体内,巨噬细胞分布广泛,到处游弋,具有强大的吞噬作用,将遇到的异物、组织细胞碎片、微生物等捕食、消化、清除。巨噬细胞像Tc那样,也有细胞毒作用。当与瘤细胞紧密接触时,能触发细胞毒因子分泌,使瘤细胞溶解。处于静止状态的巨噬细胞没有细胞毒活性,被激活后才表现出强有力的溶瘤作用。TH在特异抗原或非特异的促有丝分裂因子(如植物血凝素)作用下所产生的淋巴因子──γ干扰素(IFN-γ),是巨噬细胞体内的主要激活因子。此外,菌苗(尤其是卡介苗小棒杆菌菌苗)也有很强的激活巨噬细胞的作用。经活化的巨噬细胞与瘤细胞相接触,触发细胞毒因子产生和释放,使瘤细胞停止生长以至死亡。巨噬细胞产生的细胞毒因子可能不止一种,其中之一已知是TNF-α。在瘤细胞表面有TNF-α的受体,TNF-α与之结合后,进入瘤细胞内,引起DNA断裂。不同瘤细胞对TNF-α的敏感性差别很大。敏感性的高低并不全取决于TNF-α受体的数量和亲和力,有些受体阳性的瘤细胞也能耐受TNF-α的毒性作用。对那些TNF-α不敏感的瘤细胞,巨噬细胞的杀伤机制便不能用TNF-α来解释。TNF-α以外的细胞毒因子的本质尚未查明。

天然杀伤细胞(NK)担负天然免疫的任务,对防止肿瘤的形成,可能起到相当重要的作用。在形态上,NK属于大颗粒淋巴细胞(LGL),体积较大,胞浆中有嗜天青颗粒。NK无需抗原激活即对瘤细胞有相当的杀伤作用。在激活剂参与下,这种作用可进一步增强。在淋巴因子中,白细胞介素-2和TNF-α是NK的天然激活剂。

LAK是淋巴细胞在体外经IL-2激活数天后产生的杀伤细胞。LAK不但杀伤力强,杀瘤谱广,对NK不敏感的瘤细胞,从人体获得的新鲜瘤细胞,均可被LAK处死。体内有LAK的前体,从其表面标志判断,近似于NK;经IL-2激活后形成的LAK又出现T细胞的标志,类似于Tc,但其杀伤作用没有肿瘤特异性。因此,对LAK的确切细胞属性还值得深入探讨。

肿瘤免疫的临床意义

失控的进行性生长和向他处转移是恶性肿瘤的基本特征。及早手术切除原发肿瘤迄今仍是最有效的治疗方法。但外科手术是一种局部疗法,采用所谓的根治术或超根治术也不可能消灭全部瘤细胞。即使没有转移临床表现的相当早期的恶性肿瘤病人,术后经过或长或短的时间,有些也出现了转移,这说明术后必然残留下来的瘤细胞还需认真对待。有的研究发现,在麻醉和手术过程中,病人血流内即可找到瘤细胞,所幸这与术后转移的发生频率无必然联系。瘤细胞在迁徙过程中大部分可能被机体的免疫系统消灭。

放射治疗和化学治疗是沿用已久的肿瘤常规治疗方法。放射治疗也是一种局部治疗。术后放疗可以消灭未切除干净的原发瘤,但不能对付已经扩散的瘤细胞。化学治疗是一种全身治疗,可以对付蔓延全身各处的瘤细胞,化疗遵循一级动力学原理,每剂化疗消灭一定百分比的瘤细胞,因此在理论上,化疗不能将最后剩下的少数瘤细胞完全消灭。那些最后幸存的瘤细胞,大概也要靠机体的免疫系统去处理。这便是用免疫治疗配合常规疗法以减少转移、复发的依据。

多数人类肿瘤的抗原性弱,不易刺激特异性免疫反应的产生。肿瘤通过产生免疫抑制因子和其他途径又对免疫系统产生压抑作用,使肿瘤免疫反应,不论是特异的还是非特异的,难以启动和发挥作用。面对这种形势,所谓过继性免疫疗法应运而生,这就是将现成的有杀伤威力的免疫细胞成分输给病人。

最成功的尝试是用 LAK细胞。动物实验和临床初步应用结果都证实,向体内输入大量LAK细胞,甚至可以使业已形成的肿瘤转移灶消失。具体步骤是用细胞分离机将病人(或其他正常人)外周血中的白细胞分离出来,在IL-2存在条件下体外培养3~5天。这种处理不但可以诱导出具有广谱杀瘤作用的LAK细胞,而且使细胞大量繁殖。因此,输血病人体内的LAK细胞在质和量上都足以克服肿瘤的干扰和抵抗,收到满意的效果。为了保持LAK细胞在体内的活性,在回输LAK细胞的同时,还需注射大剂量IL-2。大剂量IL-2可引起严重的毒副反应,是这种疗法的重要缺点。是一种尝试是从肿瘤组织中分离出浸润的淋巴细胞(TIL),在体外作类似的处理。实验证明,经IL-2活化的TIL的杀伤活性比LAK细胞强;初步临床应用,疗效比用 LAK细胞有所提高。但在一部分病例中疗效不明显,其原因正在探索中。

肿瘤的免疫监视

免疫监视的概念由伯内特首先提出,认为机体的免疫系统对肿瘤的发生具有监视职能,可随时清除刚萌芽的恶性转化细胞,防止肿瘤形成。有许多事实支持伯内特的学说。有先天性或获得性免疫缺陷的动物和人,肿瘤发病率明显增加。

例如,先天性共济失调毛细血管扩张症和维斯科特-奥尔德里奇二氏综合征(表现为湿疹、出血、反复感染,尤其是中耳炎,血便,易外伤)的患儿伴有明显的免疫缺陷,恶性肿瘤的发生率达 2~10%其中多为网状淋巴系统的恶性肿瘤。

又如获得性免疫缺陷综合征的患者,由于免疫系统功能的破坏,不但易并发条件致病菌的感染,卡波济氏肉瘤的发病率高达20%。卡波济肉瘤本是一种比较罕见的病程较长的低恶度肿瘤,但在获得性免疫缺陷综合征患者中发病年龄提前,进程大为缩短。

这些事例从反面证实免疫监视作用的存在和重要性。免疫监视学说是否也适用于人类常见恶性肿瘤,还缺乏充分证据。已经确知,许多致癌物质具有使正常细胞癌变和抑制免疫的双重作用。后一种作用可破坏免疫系统的监视职能,为癌变的细胞进一步发展成肿瘤创造有利条件。参与免疫监视的主要是NK细胞、巨噬细胞等这些执行肿瘤非特异性免疫反应的细胞成分。免疫监视学说的确立,将是对人类恶性肿瘤进行免疫预防的依据。

参考资料

肿瘤免疫,A+医学百科,链接:http://www.a-hospital.com/w/%E8%82%BF%E7%98%A4%E5%85%8D%E7%96%AB