腫瘤的免疫逃避

腫瘤的免疫逃避正常機體每天有許多細胞可能發(fā)生突變，并產(chǎn)生有惡性表型的瘤細胞，但一般都不會發(fā)生腫瘤。對此，Burner提出了免疫監(jiān)視學說，認為機體免疫系統(tǒng)通過細胞免疫機制能識別并特異地殺傷突變細胞，使突變細胞在未形成腫瘤之前即被清除。但當機體免疫監(jiān)視功能不能清除突變細胞時，則可形成腫瘤。然而，盡管機體有如此多樣的抗腫瘤免疫效應，但腫瘤仍可在體內(nèi)發(fā)生、發(fā)展，并且隨著腫瘤的增長，腫瘤細胞能產(chǎn)生一些細胞因子。這些因子可以誘導機體產(chǎn)生一些抑制免疫的細胞，并誘導機體產(chǎn)生體液抑制因子，從而抑制抗腫瘤的免疫功能。腫瘤細胞自身也可以分泌一些具有免疫抑制作用的產(chǎn)物，侵犯局部轉移的淋巴結，導致機體局部乃至全身的免疫功能低下。提示腫瘤具有一系列的免疫逃避機制來對抗機體的免疫系統(tǒng)。1、腫瘤抗原調(diào)變作用在腫瘤免疫過程中，T細胞的免疫功能起著關鍵性的作用?？扇苄阅[瘤抗原經(jīng)抗原提呈細胞（APC）攝入后經(jīng)加工處理，然后將處理后的抗原提呈給輔助性T細胞，后者通過分泌細胞因子促進殺傷性T細胞增殖，并產(chǎn)生特異殺傷作用。然而許多腫瘤細胞并沒有死于機體的免疫殺傷，可以通過多種機制逃逸T細胞的免疫監(jiān)視作用。大多數(shù)腫瘤抗原的免疫原性很弱，不能誘發(fā)有效的抗腫瘤免疫應答。機體對腫瘤抗原的免疫應答導致腫瘤細胞表面抗原減少或丟失，從而腫瘤細胞不被免疫系統(tǒng)識別，逃避了機體的免疫攻擊，這種現(xiàn)象稱為“抗原調(diào)變”（Antigen Modulation）。這一理論在小鼠白血病細胞系中得到證實，該細胞系經(jīng)抗體、補體處理后，喪失了細胞表面的胸腺白細胞抗原（TL抗原）?？筎L抗原的抗體與腫瘤細胞結合后，細胞表面出現(xiàn)斑點樣的抗原分布改變，以后該抗原逐漸消失。在其他實驗中也發(fā)現(xiàn)抗腫瘤抗體導致腫瘤抗原消失的類似現(xiàn)象。將腫瘤細胞與特異抗體或者細胞毒性淋巴細胞（CTLs）共同培養(yǎng)，也可以迅速誘導腫瘤抗原的丟失?？乖{(diào)變這一現(xiàn)象在生長快速的腫瘤普遍存在，抗原調(diào)變可由于細胞自身的機制或抗原抗體復合物脫落所致。這種腫瘤細胞表面抗原丟失僅反映腫瘤細胞表型的改變，經(jīng)調(diào)變的細胞再次進入原宿主，抗原將再次出現(xiàn)，并重新誘發(fā)抗體產(chǎn)生。已知病毒可以通過抗原調(diào)變逃避抗體和T細胞的識別，Bai XF等的研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞也能經(jīng)此途徑逃避T細胞的識別。他們用單克隆和多克隆的轉基因細胞毒性淋巴細胞與細胞表面存在特異識別天然腫瘤抗原（PIA）的腫瘤細胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)在該CTL（細胞毒性淋巴細胞）的選擇壓力下，PIA抗原可發(fā)生突變，最后變得不易被CTL（細胞毒性淋巴細胞）識別。Makki A 等發(fā)現(xiàn)，一些非主要腫瘤抗原發(fā)生調(diào)變，對于腫瘤的逃逸也起著重要作用。某些不能激活補體的抗腫瘤抗體，可保護腫瘤細胞不受殺腫瘤抗體的攻擊，使腫瘤得到保護。實驗證明，當CTL（細胞毒性淋巴細胞）識別的腫瘤抗原被封閉后，則有利于腫瘤的生長和轉移。目前對抗體誘發(fā)的抗原調(diào)變報道較多，但T細胞免疫應答引起的細胞抗原調(diào)變尚未明確。2、免疫選擇作用在腫瘤形成過程中，如果腫瘤細胞表面的抗原并非腫瘤細胞生長所必須，帶有這種抗原的腫瘤細胞很容易遭到機體免疫系統(tǒng)的攻擊，導致這些腫瘤細胞死亡，而不敏感的腫瘤細胞活下來，這種現(xiàn)象稱為免疫選擇（Immunoselection）。其機制可能為腫瘤抗原發(fā)生調(diào)變或基因突變，經(jīng)自然選擇（Natural Selection）使得腫瘤的抗原性減弱或抗原性發(fā)生改變，適合生存的腫瘤細胞存活并增殖。這種變異使機體的免疫細胞對其難以識別，腫瘤細胞得以增殖。有些移植性腫瘤也存在抗原缺失的現(xiàn)象，同時伴有腫瘤生長加快，轉移趨勢增加的特點。人類的MHC（主要組織相容性復合體）從功能上都分有I、類分子，在免疫應答過程中具有控制同種移植排斥反應、免疫應答、補體生成等復雜的功能。特別是MHC-類分子是CTL（細胞毒性淋巴細胞）細胞功能所依賴的。在多數(shù)腫瘤中，MHC-類分子表達明顯減少或丟失，致使CTL（細胞毒性淋巴細胞）對腫瘤細胞上的抗原不能識別，從而腫瘤細胞得以逃避宿主的免疫攻擊。特別是那些維持某種腫瘤惡性表型腫瘤特異抗原。在小鼠和人類腫瘤均已發(fā)現(xiàn)有MHC-類抗原缺失的例子，若將MHC-型基因轉染細胞株，則后者的成瘤性及轉移率即減低或消失。病毒可以下調(diào)（減少）MHC-類抗原的表達，并且病毒抗原可與一些肽鏈組裝，從而阻斷其向CTL（細胞毒性淋巴細胞）的抗原呈遞。如12型腺病毒在體內(nèi)致瘤的同時，可導致機體細胞的MHC-類分子表達減弱，這種現(xiàn)象可以看做是腫瘤細胞在免疫選擇壓力下的演變。而EIA基因缺陷型腺病毒，則不出現(xiàn)這種現(xiàn)象。將12型腺病毒轉化的細胞用IFN-（干擾素-）處理，以上調(diào)（增加）MHC-類分子表達，或轉染適當?shù)腗HC-類基因，可以減弱其致癌作用。Gross用白血病病毒感染小鼠誘發(fā)胸腺瘤的研究表明，雖然這種高度惡性的胸腺瘤H-2D基因表達正常，然而缺乏H-2K基因。將H-2K基因人工轉染該細胞后，可明顯降低其在正常小鼠體內(nèi)的致瘤性，但對其在裸鼠體內(nèi)的生長和轉移能力無影響。由此可以認為，向腫瘤細胞轉染MHC-分子是通過影響宿主的T細胞免疫反應而殺傷腫瘤，而不是直接改變腫瘤的生物學行為。通過研究轉移性黑色素瘤、乳腺癌及結腸癌的HLA-類抗原的表達時發(fā)現(xiàn)，這些腫瘤均有HLA-類抗原減少的現(xiàn)象。在惡性黑色素瘤、結直腸癌、乳腺癌、胃癌、卵巢癌、絨毛膜細胞癌、前列腺癌和膀胱癌等許多腫瘤細胞系中檢測出異常HLA抗原（人類白細胞抗原，也屬于組織相容性抗原）表達。Hawmerling首先提出HLA-型抗原減少或消失的腫瘤患者預后較差，而且轉移率較高。然而不同的腫瘤有各自特定的HLA-類分子等位基因的丟失，而不是所有的HLA-基因缺失。由于MHC-分子在抗原呈遞和NK細胞功能調(diào)節(jié)中的作用，所以認為這種抗原的變化與腫瘤免疫逃逸有著密切的關系。Garcia-Lora A等的研究表明，MHC-分子表達下調(diào)普遍存在于人類的各種腫瘤，該變化是T細胞對腫瘤細胞的免疫選擇的結果；動物實驗表明，在進展期的腫瘤細胞，MHC-分子表型和免疫原性變得不易被免疫系統(tǒng)識別，這種變化非常明顯。值得重視的是體外腫瘤細胞表達的MHC-類抗原的量低于體內(nèi)相應的腫瘤細胞所表達的量，因為MHC-類抗原的表達水平可以通過細胞因子如IFN-（干擾素-）、TNF（腫瘤壞死因子）進行調(diào)節(jié)。體外由病毒轉化的腫瘤細胞，可以顯示出MHC-型分子持久降低或丟失。MHC-類抗原表達減少或消失與腫瘤細胞去分化（逆向分化）有關，使T細胞識別腫瘤抗原受阻，不能引起有效的殺腫瘤效應。3、抗原覆蓋作用除了抗原表達減弱之外，腫瘤細胞可以通過其細胞表面“抗原覆蓋”或被封閉而達到免疫逃逸的作用。“抗原覆蓋”是指腫瘤細胞表面抗原被某些物質所覆蓋，如腫瘤細胞可以產(chǎn)生唾液粘多糖或激活的凝血系統(tǒng)，從而覆蓋腫瘤抗原不被宿主的淋巴細胞所識別，不能被有效地被殺傷。與其他細胞相比，腫瘤細胞大量分泌富含鋁酸的粘多糖，可以將腫瘤抗原以糖化蛋白的方式隱藏起來；腫瘤細胞還可激活凝血系統(tǒng)，導致纖維蛋白的產(chǎn)生，腫瘤細胞隱身于纖維膜中，免于機體免疫系統(tǒng)的攻擊。4、封閉因子作用某些腫瘤抗體，如果不能激發(fā)免疫應答，也對腫瘤細胞起到了“保護傘”的作用，即通常所說的“封閉抗體”。諸多研究結果表明，患有腫瘤的動物和腫瘤患者血清中含有能抑制免疫作用的可溶性物質。這些物質能阻止免疫細胞對腫瘤的殺傷；抑制淋巴細胞對有絲分裂原的增殖反應，從而對腫瘤的生長具有促進作用。這些因子主要分為兩大類：一類為封閉因子；另一類為血清急性期反應蛋白和正常血清免疫抑制因子。Hellstrom在總結前人工作的基礎上，提出了“封閉因子”的概念。認為某些腫瘤抗血清不僅不能使腫瘤消退，反而阻斷了殺傷細胞對腫瘤細胞的細胞毒作用，促進了腫瘤的發(fā)展。該作用被稱做免疫促進作用（Immunologic Enhanced）。這一理論為Manson等的研究所證實。他們采用具有免疫原性的小鼠腫瘤為研究對象，將其植入同源小鼠體內(nèi)，在植入部位觀察到B細胞和T細胞。最初，腫瘤激活的CTL（細胞毒性淋巴細胞）對腫瘤有殺傷作用；腫瘤生長兩周后，再取出腫瘤細胞，與腫瘤激活的CTL（細胞毒性淋巴細胞）混合，發(fā)現(xiàn)CTL（細胞毒性淋巴細胞）不能對腫瘤細胞產(chǎn)生細胞毒作用。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞表面覆蓋了一層免疫球蛋白，經(jīng)鑒定為IgM（免疫球蛋白M），正是該抗體阻斷了殺傷細胞對腫瘤細胞的細胞毒作用；并且，腫瘤細胞表面包被的IgM（免疫球蛋白M）的量，與殺傷細胞的殺傷活性成反比。近期的一些研究也發(fā)現(xiàn)，腫瘤患者體內(nèi)的抗體對于腫瘤細胞的生長具有保護和促進作用。還發(fā)現(xiàn)，循環(huán)免疫復合物（CIC）和腫瘤的可溶性抗原同樣具有封閉因子作用。Baldwin等用化學物質誘發(fā)的大鼠肝癌模型實驗，將患有腫瘤的小鼠的血清與免疫殺傷細胞混合培養(yǎng)后，可阻止后者對腫瘤細胞的殺傷作用。而用誘發(fā)成功的腫瘤細胞致敏的大鼠血清則對免疫殺傷細胞無抑制作用，加入可溶性的腫瘤膜表面抗原后，抑制活性再次出現(xiàn)。值得注意的是，只有腫瘤膜表面抗原時，抑制作用并不明顯，當腫瘤膜表面抗原與高水平的抗腫瘤抗體混合，抑制作用才明顯上升。臨床發(fā)現(xiàn)許多腫瘤患者血清中抗原抗體復合物含量都有不同程度升高。Bugis SP發(fā)現(xiàn)，頭頸部腫瘤患者血清中抗原抗體復合物能有效抑制LAK細胞對K562細胞的殺傷活性。可見，特異性封閉因子是一種可溶性因子，能阻礙針對腫瘤抗原的免疫反應，使之不能有效地殺傷腫瘤細胞。其化學本質可能是抗體、抗原或兩者復合物，這些都是腫瘤誘導的產(chǎn)物。封閉因子的本質一般認為可能有三種：1、封閉抗體，可附于腫瘤細胞表面，遮蔽腫瘤表面抗原；2、可溶性抗原，可封閉效應細胞的抗原受體；3、腫瘤抗原抗體復合物，腫瘤抗體與腫瘤表面的抗原結合后封閉了腫瘤細胞免受攻擊；這種復合物的抗體Fc段與Tc、NK等細胞的Fc受體結合，阻斷這些細胞對腫瘤細胞的攻擊。早在二十世紀50年代，Nathan Kaliss等用腫瘤細胞對小鼠進行同種異體的移植時發(fā)現(xiàn)，小鼠的抗腫瘤血清對移植腫瘤細胞具有保護作用。進一步的研究結果表明，這是因為抗體阻斷了受體免疫效應細胞對腫瘤表面H-2抗原的識別，從而使腫瘤得以在組織相容性抗原不同的個體內(nèi)存活。5、腫瘤抗原合成的改變腫瘤細胞抗原加工途徑缺陷或改變也對腫瘤免疫逃避有很大的影響。Restifo等人研究了26種不同的人類腫瘤細胞系的抗原加工能力。他們用重組的痘苗病毒可以表達鼠的Kd分子的特性，將這種病毒轉染到人小細胞肺癌細胞中，希望能在轉染細胞上出現(xiàn)這種MHC-類分子。然而三種人類小細胞肺癌細胞始終不能將這種蛋白分子呈遞給對它有特異性殺傷作用的細胞毒性淋巴細胞，原因是這些細胞系不能將這種蛋白質分子從胞漿內(nèi)質網(wǎng)轉移到細胞表面。這些腫瘤細胞的LMP-1，LMP-2，TAP-l，TAP-2四種抗原加工和提呈所必需蛋白的mRNA表達也較低，說明腫瘤細胞抗原加工能力的下降，不能將腫瘤抗原提呈給宿主T細胞，這可能是其逃避免疫監(jiān)視機制之一。值得說明的是，有人用TAP-1蛋白的特異性抗血清，用免疫組化分析方法，測定了76例宮頸癌TAP-1的表達，其測試結果顯示其中的37例宮頸癌無TAP-1表達。對肺、大腸、乳腺癌中的免疫組化測定初步結果顯示，TAP-1同樣在上述腫瘤細胞中表達減少，提示TAP-1的表達水平降低可能是人類腫瘤中的普遍現(xiàn)象。某些粘附分子表達異?？墒鼓[瘤細胞逃避T細胞的免疫監(jiān)視，如某些腫瘤細胞表面不表達或低表達淋巴細胞功能相關抗原（LFA-l），或并不能夠表達細胞間的粘附分子I（ICAM-I）或LFA-3，和表達抗淋巴細胞粘附的分子，結果導致了這些腫瘤細胞刺激自體或同種異體T細胞應答的能力降低，從而逃逸免疫監(jiān)視作用。協(xié)同刺激分子是激發(fā)有效的細胞免疫應答所必需的。很多具有正常免疫力的宿主并不能有效排除體內(nèi)的高免疫原性腫瘤，可能是由于腫瘤細胞缺乏T細胞活化的共刺激信號。B7分子家族及其配基CD28/CTLA-4在協(xié)同刺激信號的傳遞中起重要作用。而腫瘤細胞常常缺失B7這一類共刺激分子，從而使CTL（細胞毒性淋巴細胞）不能有效地對腫瘤產(chǎn)生免疫應答，但如果給該腫瘤細胞轉染B7基因，則可有效地激發(fā)T細胞介導的抗腫瘤免疫。實驗表明，將B7-1基因轉入鼠黑色素瘤細胞中會誘發(fā)較強的免疫排斥，而這種B7基因修飾的腫瘤細胞免疫過的小鼠可產(chǎn)生針對親代沒有B7基因的小鼠腫瘤細胞的免疫反應。將MHC-基因片段及B7-1基因共轉染Sal肉瘤，可明顯提高腫瘤細胞的免疫原性。然而單純的B7-1轉染并不能激發(fā)免疫反應消滅腫瘤，說明沒有協(xié)同刺激分子的幫助，不能激發(fā)免疫反應。很多B淋巴細胞表達高水平的B7-1抗原，但沒有出現(xiàn)抗腫瘤的免疫反應也說明了這一點；另外，將B7-1基因轉入無免疫原性的腫瘤細胞中，并不能使它們產(chǎn)生免疫原性。可能有些腫瘤細胞可能缺乏TSTA或抗原加工途徑有缺陷。此外，可能還需要其他共刺激分子如ICAM-l，IFA-3，VCAM-l或HSA等的協(xié)同作用。6、免疫應答的改變腫瘤細胞的特殊性與異常免疫應答也對腫瘤的免疫逃逸產(chǎn)生較大影響。在腫瘤生長的早期，由于腫瘤細胞量少，不足以刺激機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生足夠的免疫應答。待腫瘤生長至一定程度，形成瘤細胞集團時，腫瘤抗原編碼基因又發(fā)生突變，可干擾免疫識別過程，使腫瘤細胞得以逃脫機體的免疫攻擊。也有人認為，少量腫瘤細胞不能引起宿主足夠的免疫應答，反而可能刺激瘤細胞不斷生長，這種現(xiàn)象稱免疫刺激。實驗證明，在某些腫瘤組織內(nèi)存在淋巴細胞，后者能為腫瘤細胞提供某些營養(yǎng)物質并刺激腫瘤細胞生長，這種輔助腫瘤細胞生長的物質稱為腫瘤營養(yǎng)因子。腫瘤細胞在宿主內(nèi)長期存在和不斷增多的過程中，其腫瘤抗原可作用于處在不同分化階段的抗原特異性淋巴細胞，其中處于幼稚階段的淋巴細胞接觸腫瘤抗原后即可被誘發(fā)免疫耐受。腫瘤抗原可以誘發(fā)特異性免疫耐受，其結果是促進腫瘤生長。母鼠可以將乳腺癌病毒傳給小鼠，被病毒感染的小鼠成年后易