腫瘤免疫

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腫瘤免疫(tumor immunology),患腫瘤後機體對腫瘤的免疫反應免疫是動物在長期進化過程中形成並逐步完善的生物學特徵。用以保護自己,消滅異己。腫瘤細胞是由正常細胞突變而來的,具有許多相應的正常細胞所沒有的特徵。因此,機體的免疫系統也會把它們當作異己成分對待,表現出針對腫瘤的免疫反應。

目錄

腫瘤特異性免疫反應

腫瘤特異性免疫反應主要由T淋巴細胞完成。

腫瘤特異性免疫反應的存在最先是用遺傳性完全相同的純系(或稱近交系)動物(小鼠)做腫瘤移植實驗證實的。將一定數量的同基因瘤細胞(來源於同品系的小鼠)接種於同基因鼠體內,腫瘤一般會不斷增長,直到致宿主於死。及早切除腫瘤,動物得到救治。這些動物不但可以健康地存活,還可耐受該腫瘤的第二次接種,甚至接種的瘤細胞數更多,腫瘤也不生成,或長到一定大小後自然消退。第二次接種的若是沒有交叉抗原性的另一種腫瘤,則接種的瘤細胞仍按第一次接種的規律進行性生長。這個經典的實驗有力地證明寄主在腫瘤細胞接種後產生一種特異性的免疫反應,寄主爾後再遭遇同一種腫瘤時可戰而勝之。這與為進行疫苗接種以預防傳染病的道理是一樣的。這個實驗還有力地證明腫瘤特異性抗原的存在。因為移植同基因的正常細胞並不會被寄主消滅,而移植的同基因瘤細胞不能存活,這必然是瘤細胞上的異己成分引起免疫排斥反應所致。

參與腫瘤特異免疫反應的有巨噬細胞和一類淋巴細胞 T細胞。具體執行消滅瘤細胞任務的是一種具有殺傷作用的T細胞──細胞毒性T細胞(Tc細胞),是T細胞的一個亞群,Tc細胞表面腫瘤抗原受體,能特異地識別腫瘤細胞表面的抗原並與之結合。Tc與靶細胞結合後,分泌兩種能使瘤細胞溶解、死亡的細胞毒因子:穿孔素和淋巴毒素(又稱腫瘤壞死因子 B)。穿孔素在鈣離子參與下聚合,形成管狀,嵌在瘤細胞的膜上,使大量水分進入瘤細胞,最終使瘤細胞脹破,這種表現類似於紅細胞的低滲溶解。淋巴毒素在結構上與巨噬細胞分泌的腫瘤壞死因子-α(TNF-α)有30%的同源性,又共享同一種受體,作用又極相似,故又名TNF-β。

巨噬細胞在腫瘤特異性免疫反應的誘導階段起扶佐作用。在接觸抗原之初,抗原首先被巨噬細胞攝取並在巨噬細胞內進行加工。經加工處理的抗原,與巨噬細胞上第二類組織相容性抗原(MHCⅡ)聯繫在一起,共同表達在巨噬細胞表面,供T細胞的另一亞群──輔助性T細胞(TH)識別。有腫瘤抗原受體的TH,不能識別游離的抗原,只能識別與自身 MHCⅡ類抗原聯繫在一起的非己抗原。若非己抗原不是與自身的 MHCⅡ類抗原聯繫,而是與異基因的MHCⅡ類抗原相聯繫,TH也不能識別。這稱為免疫誘導階段巨噬細胞與TH細胞相互作用的遺傳限制性。其實,Tc對瘤細胞的識別也受MHC抗原的制約,所不同的是,Tc必需同時識別瘤細胞上的腫瘤抗原和自身 MHCⅠ類抗原。MHC表型不同或遺傳型發生改變(如MHCⅠ類基因缺失)的瘤細胞,都不能被Tc所識別和溶解。

TH與巨噬細胞相互作用,即被激活。激活的TH有兩方面的作用,一是分泌各種淋巴因子,尤其是白細胞介素Ⅱ(IL-2),這是T細胞的生長因子。在IL-2作用下,TH大量增殖,使參與反應的 T細胞在數量上不斷擴增。另一方面,IL-2促進Tc的前體細胞發育,成為有殺傷力的Tc。

腫瘤非特異性免疫反應

儘管已有不少事實(多數是體外實驗)支持,人類腫瘤有無特異性抗原以及能否引起腫瘤特異的免疫反應的問題,至今沒有解決。比較一致的看法是:多數人類腫瘤有腫瘤相關抗原,但抗原性弱,不足以引出有效的特異性免疫反應。幸運的是,除特異性免疫反應之外,機體還具備另一套防禦體系,主要由巨噬細胞、天然殺傷細胞(NK)、淋巴因子激活的殺傷細胞 (LAK)等組成。這些細胞雖不能鑒別瘤細胞的類型,卻能有選擇地不損傷相應的正常細胞。它們保持了區分己和非己成分的能力。它們殺傷瘤細胞的作用也不受MHC抗原的制約。

巨噬細胞屬單核吞噬細胞系統。由骨髓衍生的單核細胞發育而來。在體內,巨噬細胞分布廣泛,到處游弋,具有強大的吞噬作用,將遇到的異物、組織細胞碎片、微生物等捕食、消化、清除。巨噬細胞像Tc那樣,也有細胞毒作用。當與瘤細胞緊密接觸時,能觸發細胞毒因子分泌,使瘤細胞溶解。處於靜止狀態的巨噬細胞沒有細胞毒活性,被激活後才表現出強有力的溶瘤作用。TH在特異抗原或非特異的促有絲分裂因子(如植物血凝素)作用下所產生的淋巴因子──γ干擾素(IFN-γ),是巨噬細胞體內的主要激活因子。此外,菌苗(尤其是卡介苗和小棒桿菌菌苗)也有很強的激活巨噬細胞的作用。經活化的巨噬細胞與瘤細胞相接觸,觸發細胞毒因子產生和釋放,使瘤細胞停止生長以至死亡。巨噬細胞產生的細胞毒因子可能不止一種,其中之一已知是TNF-α。在瘤細胞表面有TNF-α的受體,TNF-α與之結合後,進入瘤細胞內,引起DNA斷裂。不同瘤細胞對TNF-α的敏感性差別很大。敏感性的高低並不全取決於TNF-α受體的數量和親和力,有些受體陽性的瘤細胞也能耐受TNF-α毒性作用。對那些TNF-α不敏感的瘤細胞,巨噬細胞的殺傷機制便不能用TNF-α來解釋。TNF-α以外的細胞毒因子的本質尚未查明。

天然殺傷細胞(NK)擔負天然免疫的任務,對防止腫瘤的形成,可能起到相當重要的作用。在形態上,NK屬於大顆粒淋巴細胞(LGL),體積較大,胞漿中有嗜天青顆粒。NK無需抗原激活即對瘤細胞有相當的殺傷作用。在激活劑參與下,這種作用可進一步增強。在淋巴因子中,白細胞介素-2和TNF-α是NK的天然激活劑。

LAK是淋巴細胞在體外經IL-2激活數天後產生的殺傷細胞。LAK不但殺傷力強,殺瘤譜廣,對NK不敏感的瘤細胞,從人體獲得的新鮮瘤細胞,均可被LAK處死。體內有LAK的前體,從其表面標誌判斷,近似於NK;經IL-2激活後形成的LAK又出現T細胞的標誌,類似於Tc,但其殺傷作用沒有腫瘤特異性。因此,對LAK的確切細胞屬性還值得深入探討。

腫瘤免疫的臨床意義

失控的進行性生長和向他處轉移是惡性腫瘤的基本特徵。及早手術切除原發腫瘤迄今仍是最有效的治療方法。但外科手術是一種局部療法,採用所謂的根治術或超根治術也不可能消滅全部瘤細胞。即使沒有轉移臨床表現的相當早期的惡性腫瘤病人,術後經過或長或短的時間,有些也出現了轉移,這說明術後必然殘留下來的瘤細胞還需認真對待。有的研究發現,在麻醉和手術過程中,病人血流內即可找到瘤細胞,所幸這與術後轉移的發生頻率無必然聯繫。瘤細胞在遷徙過程中大部分可能被機體的免疫系統消滅。

放射治療化學治療是沿用已久的腫瘤常規治療方法。放射治療也是一種局部治療。術後放療可以消滅未切除乾淨的原發瘤,但不能對付已經擴散的瘤細胞。化學治療是一種全身治療,可以對付蔓延全身各處的瘤細胞,化療遵循一級動力學原理,每劑化療消滅一定百分比的瘤細胞,因此在理論上,化療不能將最後剩下的少數瘤細胞完全消滅。那些最後倖存的瘤細胞,大概也要靠機體的免疫系統去處理。這便是用免疫治療配合常規療法以減少轉移、複發的依據。多數人類腫瘤的抗原性弱,不易刺激特異性免疫反應的產生。腫瘤通過產生免疫抑制因子和其他途徑又對免疫系統產生壓抑作用,使腫瘤免疫反應,不論是特異的還是非特異的,難以啟動和發揮作用。面對這種形勢,所謂過繼性免疫療法應運而生,這就是將現成的有殺傷威力的免疫細胞成分輸給病人。最成功的嘗試是用 LAK細胞。動物實驗和臨床初步應用結果都證實,向體內輸入大量LAK細胞,甚至可以使業已形成的腫瘤轉移灶消失。具體步驟是用細胞分離機將病人(或其他正常人)外周血中的白細胞分離出來,在IL-2存在條件下體外培養3~5天。這種處理不但可以誘導出具有廣譜殺瘤作用的LAK細胞,而且使細胞大量繁殖。因此,輸血病人體內的LAK細胞在質和量上都足以克服腫瘤的干擾和抵抗,收到滿意的效果。為了保持LAK細胞在體內的活性,在回輸LAK細胞的同時,還需注射大劑量IL-2。大劑量IL-2可引起嚴重的毒副反應,是這種療法的重要缺點。是一種嘗試是從腫瘤組織中分離出浸潤的淋巴細胞(TIL),在體外作類似的處理。實驗證明,經IL-2活化的TIL的殺傷活性比LAK細胞強;初步臨床應用,療效比用 LAK細胞有所提高。但在一部分病例中療效不明顯,其原因正在探索中。

腫瘤的免疫監視

免疫監視的概念由伯內特首先提出,認為機體的免疫系統對腫瘤的發生具有監視職能,可隨時清除剛萌芽的惡性轉化細胞,防止腫瘤形成。有許多事實支持伯內特的學說。有先天性或獲得性免疫缺陷的動物和人,腫瘤發病率明顯增加。例如,先天性共濟失調毛細血管擴張症和維斯科特-奧爾德里奇二氏症候群(表現為濕疹出血、反覆感染,尤其是中耳炎血便,易外傷)的患兒伴有明顯的免疫缺陷,惡性腫瘤的發生率達 2~10%其中多為網狀淋巴系統的惡性腫瘤。又如獲得性免疫缺陷症候群的患者,由於免疫系統功能的破壞,不但易並發條件致病菌的感染,卡波濟氏肉瘤的發病率高達20%。卡波濟氏肉瘤本是一種比較罕見的病程較長的低惡度腫瘤,但在獲得性免疫缺陷症候群患者中發病年齡提前,進程大為縮短。這些事例從反面證實免疫監視作用的存在和重要性。免疫監視學說是否也適用於人類常見惡性腫瘤,還缺乏充分證據。已經確知,許多致癌物質具有使正常細胞癌變和抑制免疫的雙重作用。後一種作用可破壞免疫系統的監視職能,為癌變的細胞進一步發展成腫瘤創造有利條件。參與免疫監視的主要是NK細胞、巨噬細胞等這些執行腫瘤非特異性免疫反應的細胞成分。免疫監視學說的確立,將是對人類惡性腫瘤進行免疫預防的依據。

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