机体的抗肿瘤免疫学机制

机体的抗肿瘤免疫学机制免疫监视学说•Burnet提出免疫监视学说•识别和破坏那些在临床上不能识别的原位肿瘤•当肿瘤生长超过免疫监视控制时，肿瘤细胞继续生长并形成肿瘤临床实验证据•免疫缺陷，尤其是细胞免疫缺陷者，其肿瘤发生率明显升高•幼儿期和老年期肿瘤发生率比其它年龄组高•经抗淋巴细胞血清处理或胸腺摘除的小鼠肿瘤发生率高局限性•免疫监视效应机制不仅仅有T细胞介导，还有其他机制。•肿瘤可能并不经常发生，如某些免疫低下人群肿瘤发生率并不高。•机体免疫系统所有组分，特异的和非特异的,体液和细胞免疫影响肿瘤的发生和发展•对于多数免疫原性较强的肿瘤，特异性免疫应答起主要作用；对于免疫原性较弱的肿瘤，非特异性免疫应答可能具有更重要的意义•一般认为，细胞免疫是抗肿瘤免疫的主要方式机体的抗肿瘤免疫学机制•细胞免疫机制：T细胞、NK细胞、巨噬细胞、γδT细胞、DC等•体液免疫机制：抗体•细胞因子机制机体的抗肿瘤免疫学机制1．T细胞介导的抗肿瘤作用（1）CD4+T细胞（2）CD8+T细胞（3）TCRγδ+T细胞T细胞的增殖和分化Th1Th效应T细胞Th2CTL•活化T细胞记忆T细胞•多种细胞因子参与2CD4+T细胞的增殖分化活化T细胞表达多种细胞因子及受体T细胞克隆增殖分化为Th0分化成Th1分化成Th2IL-12,IFN-gIL-4IL-2+IL-2R1．T细胞介导的抗肿瘤作用（1）CD4+T细胞*CD4+Th1细胞被APC递呈的肿瘤抗原激活，辅助Mф、B细胞、NK细胞、CTL杀伤肿瘤细胞；*CD4+CTL具有MHC-II类分子限制的杀瘤作用；*释放的细胞因子：IL-2、IFN-γ、TNF等直接或间接杀伤肿瘤细胞。CD4+Th1活化辅助其他免疫细胞1、对巨噬细胞的作用—分泌细胞因子–激活巨噬细胞:IFN-γ、CD40L–诱生并募集巨噬细胞:IL-3、GM-CSF、TNF、MCP-1活化的Th1细胞激活巨噬细胞淋巴细胞和单核/巨噬细胞聚集2、对T细胞的作用产生IL-2等CK，促进Th1、CTL等增值，扩大免疫效应3、对NK细胞的作用产生IL-2、INF-γ等，激活NK细胞4、对B细胞的作用释放IL-4、IL-5等，促进抗体生成5、对中性粒细胞的作用产生淋巴毒素、TNF-α，活化中性粒细胞（2）CD8+T细胞(细胞毒性T淋巴细胞)生物学特性：①CD8+Tc细胞。②杀伤靶细胞作用受MHC-I类抗原限制。CTL对靶细胞攻击首先需要TCR与靶细胞表面肽-MHC-I类分子复合物结合，同时还需要共刺激信号，在这两种信号作用下触发了CTL细胞杀伤靶细胞效应。③对某一个靶细胞攻击后，CTL仍然保持完整并具有活性，能够继续攻击其它靶细胞。④CTL可分泌IFN-γ等细胞因子，增强其识别和杀伤靶细胞的功能。⑤CTL具有免疫记忆功能，在相同肿瘤抗原再次刺激后，能很快分化成效应细胞，并显示杀伤活性。TC的杀伤机制（1）渗透性细胞溶解活化CTL脱颗粒：释放穿孔素(perforin)→靶细胞坏死释放颗粒酶→靶细胞凋亡(apoptosis)（2）Fas-FasL途径引起靶细胞凋亡（3）其它效应机制（IFN-γ，TNFα/β）CTL的细胞毒效应机制：①渗透性细胞溶解：在CTL-靶细胞相互接触的区域形成密闭的袋，CTL细胞内的颗粒由高尔基体区向接触区移动并释放颗粒内的穿孔素和颗粒酶（granzyme），穿孔素导致靶细胞膜形成许多跨膜小孔，颗粒酶通过这些小孔进入细胞，最终引起细胞肿胀、破裂。CTL释放穿孔素和颗粒酶诱导靶细胞坏死/凋亡CTL释放穿孔素在靶细胞膜上形成孔道（G=T细胞颗粒，Go=高尔基体，M=线粒体，N=核）②细胞凋亡：即T细胞表达的Fas配体（FasL）与肿瘤细胞表达的Fas受体结合，启动肿瘤细胞凋亡。Fas通路活化引起的肿瘤细胞凋亡模式图CTL肿瘤细胞FasLFasTNF无活性CaspaseTNF受体凋亡肿瘤细胞有活性CaspaseTC表达FasL诱导靶细胞凋亡活化的TC表达FasLAAAAAAFas-FasL相互作用诱导靶细胞凋亡FasL靶细胞TC杀伤靶细胞的过程CTL杀伤具有高度的抗原特异性及严格的MHC限制性CTL连续杀伤靶细胞CTL杀伤特点：抗原特异性、MHC限制性、高效性与连续性（3）TCRγδ+T细胞•主要分布于黏膜、上皮组织及外周血中•分泌细胞因子IL-2、IL-4、IL-5、GM-CSF和TNF-α等杀瘤或抑瘤；•非MHC-I类限制的胞毒活性。*在IL-2作用下，γδ+T细胞可以TIL或LAK形式杀伤肿瘤细胞•源于骨髓淋巴样祖细胞，•分布在肝、脾、淋巴结和外周血，属大颗粒淋巴细胞（LGL）；•在肿瘤早期起作用的效应细胞，是机体抗肿瘤的第一道防线•无特异性TCR、BCR；直接杀伤作用•表面受体：杀伤细胞活化受体（KAR）杀伤细胞抑制受体（KIR）2．NK细胞介导的抗肿瘤效应NK细胞抗肿瘤作用NK杀伤靶细胞的机制•释放穿孔素和颗粒酶靶细胞溶解；•通过Fas／FasL途径靶细胞凋亡；•ADCCADCCANKcell(NK)attachedtoatargetcell(TC)•释放细胞毒性物质：活化的NK细胞能迅速分泌大量的细胞因子，如IFN-g、IFN-、IL-2、GM-CSF等，通过这些细胞因子发挥抗肿瘤作用，同时调节吞噬细胞的功能。•NK破坏肿瘤微血管系统，使其它效应细胞和因子渗入肿瘤组织，导致肿瘤出血坏死。•无须抗原致敏即可直接杀伤靶细胞•不依赖于抗体和补体•非MHC限制性的直接杀瘤作用•NK细胞活性可被IFN、IL-2、TNF所加强。•NK细胞对不表达MHC类抗原的靶细胞杀伤作用更强，但抗瘤谱较窄。NK细胞作用特点•在IL-2作用下转化为LAK；•NK细胞是血液和组织中非常有效的免疫监视细胞，它能够进入并破坏实体组织中的瘤细胞，还可以杀伤血流中游离的肿瘤细胞，抑制肿瘤转移。单核-吞噬细胞系统（MPS）•前单核细胞----骨髓•单核细胞----外周血•巨噬细胞----组织中3．单核巨噬细胞介导的抗肿瘤效应骨髓血液组织多能干细胞髓样干细胞单核母细胞前单核细胞单核细胞单核细胞巨噬细胞结缔组织：组织细胞肺：肺泡巨噬细胞肝：枯否细胞脾与淋巴结：游走与固定巨噬细胞浆膜腔：胸、腹腔巨噬细胞神经组织：小胶质细胞骨：破骨细胞关节：滑膜A型细胞单核吞噬细胞系统细胞的分化和分布•实验证实，肿瘤灶中浸润的巨噬细胞与肿瘤的转移呈负相关关系•肿瘤组织周围有明显巨噬细胞浸润者，其扩散转移的发生率较低，预后较好•巨噬细胞浸润不显著者，肿瘤扩散转移率高，预后较差•巨噬细胞对肿瘤细胞的杀伤有选择性，只杀伤肿瘤细胞而不杀伤正常细胞•对肿瘤细胞的杀伤有选择性•杀伤作用与肿瘤抗原结构无关•与肿瘤细胞增殖周期无关•即使对化疗、放疗抵抗的肿瘤细胞仍然能被巨噬细胞所杀伤•只有激活的巨噬细胞才有抗肿瘤作用单核巨噬细胞介导的抗肿瘤效应特点激活巨噬细胞的因子：特异性的：SMAF（specificmacrophagearmingfactor）、肿瘤抗原；非特异性：BCG、短小棒状杆菌（CP）、内毒素、福氏佐剂及细胞因子（包括macrophageactivatedfactor,MAF）等。•活化巨噬细胞，通过释放溶酶体酶和氧化代谢产物，如NO等直接杀伤肿瘤细胞•活化的巨噬细胞可释放TNF、IL-2、IFN-γ、CSF等直接作用于肿瘤细胞或调节抗肿瘤免疫应答•巨噬细胞表面有Fc受体，通过ADCC作用杀伤肿瘤细胞•处理和递呈肿瘤抗原，激活T细胞以产生特异性抗肿瘤免疫应答巨噬细胞介导的抗肿瘤效应机制4．树突状细胞(dendriticcell,DC)DC是抗原呈递细胞。表面具有Ig的Fc受体（FcR）和补体受体（C3R），并能表达较高水平的MHC-I和MHC-Ⅱ类分子，以及共刺激分子B7-1和B7-2。临床尝试用各种形式的瘤苗体外冲击致敏DC，以保证肿瘤抗原在体外能被有效的摄取、加工和处理，再将致敏的DC回输，促进机体内T细胞充分活化，以诱导机体产生高水平的抗肿瘤免疫反应。(二)机体抗肿瘤的体液免疫学机制补体的溶细胞效应：补体依赖的细胞毒作用（com-plementdependentcytotoxicity,CDC).抗体与靶细胞上的抗原位点结合，抗体多属IgG和IgM，激活补体反应，补体C8和C9通过经典途径引起细胞溶解。这类抗体在溶解分散状态的悬浮肿瘤细胞或少量经血道转移的实体瘤细胞中起重要作用。如切除肿瘤后此抗体效价上升，则患者的预后较好。(二)机体抗肿瘤的体液免疫学机制ADCC作用：这类抗体多属IgG，肿瘤形成2周内即可检出。一旦抗肿瘤IgG抗体的Fab段结合于肿瘤细胞的细胞膜，具有IgGFc段受体的效应细胞，尤其是NK细胞和巨噬细胞，随即与覆盖有抗体的肿瘤细胞结合，导致细胞溶解。抗体的免疫调理作用：抗瘤抗体IgG与吞噬细胞的FcγR结合、补体的C3b与吞噬细胞的C3bR结合，发挥调理作用。抗体的封闭作用：如抗肿瘤抗原P185的抗体与瘤细胞表面的PI85结合，抑制肿瘤细胞增殖。抗体干扰黏附作用：抗体可阻断瘤细胞与血管内皮细胞表面黏附分子间的相互作用，阻止肿瘤细胞生长、黏附和转移。(三)细胞因子的抗肿瘤作用一、细胞因子概念细胞因子（cytokine,CK）是由多种细胞，特别是活化的免疫细胞分泌的、介导细胞与细胞之间相互作用、具有多种生物学功能的小分子蛋白的统称。二、来源广泛。主要由免疫细胞，尤其是激活的淋巴细胞和单核-巨噬细胞产生基质细胞如血管内皮细胞、表皮细胞和成纤维细胞等也可产生某些肿瘤细胞细胞因子的抗肿瘤作用•增强和促进T细胞功能•增强NK细胞活性•增强单核吞噬细胞功能•促进B细胞功能B白细胞介素抗肿瘤作用机制IL-2活化Th1细胞NK细胞活化T细胞NK细胞B细胞巨噬细胞促进细胞增殖，分化，与Ig合成促进增殖、产生淋巴因子活化（LAK）促进IL-1的分泌IL-2的免疫生物学效应干扰素的抗肿瘤作用IFN对多种肿瘤近期有良好疗效,如毛细胞白血病、慢性髓样白血病、淋巴瘤、Kaposi氏肉瘤、黑素瘤、皮肤瘤、肾肉瘤、神经胶质瘤和骨髓瘤等。干扰素的抗肿瘤作用机制Ⅰ型干扰素：包括IFN-和IFN-①抑制肿瘤细胞增殖，阻止细胞由G0期进入G1期，下调c-Myc和c-Fos等细胞癌基因的转录水平，以及下调某些生长因子受体如表皮生长因子受体的表达。②抑制肿瘤病毒增殖②增强NK细胞的细胞毒活性，加速NK细胞的增殖，增加NK细胞与靶细胞的粘合，提高NK细胞对IL-2的反应性等。③促进巨噬细胞的功能④调节细胞分化，促进幼稚T细胞向Thl细胞亚群分化。⑤增强肿瘤细胞MHC-I类抗原以及肿瘤细胞与免疫效应细胞之间的细胞粘附分子的表达。Ⅱ型干扰素：IFN-g，主要的免疫调节效应：①增强APCMHC-Ⅱ类抗原表达及多种不同细胞的MHC-Ⅰ类抗原表达，因而促进Th细胞与APC以及CTL与靶细胞的识别和作用。②对NK细胞的激活效应比I型IFN更强。③通过上调TNF受体的表达，增强TNF的抑癌作用。TNF的抗肿瘤作用•TNF由巨噬细胞和淋巴细胞产生。与靶细胞膜上TNF受体结合后发挥生物学效应。•TNF在体内、体外均能杀死某些肿瘤细胞，或抑制增殖作用。一般认为杀伤与肿瘤分化程度和组织来源无关，但对不同肿瘤细胞株的敏感性有很大的差异。TNF的抗肿瘤作用机制离体下TNF对肿瘤具有直接溶解及抗增殖作用，在体内可引起肿瘤坏死。TNF与相应受体结合后向细胞内移，被靶细胞溶酶体摄取导致溶酶体稳定性降低，各种酶外泄，引起细胞溶解。也有认为TNF激活磷脂酶A2，释放超氧化物而引起DNA断裂。TNF还可改变靶细胞糖代谢,使细胞内pH降低，导致细胞死亡。TNF作用于血管内皮细胞，对毛细血管内皮细胞有直接的细胞毒作用，使血管损伤和血栓形成，造成肿瘤组织的局部血流阻断而发生出血、缺氧坏死。通过TNF对机体免疫功能的调节作用，促进T细胞及其它杀伤细胞对肿瘤细胞的杀伤。能增强炎症部位单核巨噬细胞系统活性，增强NK骨髓MjT细胞B细胞巨噬细胞中性粒细胞IL-2IL-4g-IFNTNF-上调细胞因子产生水平（IL-2，IL-4，g-IFN，