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第10章 免疫与肿瘤 .doc
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    第十章 免疫与肿瘤

    第一节免疫细胞

    一,T淋巴细胞

    (一)T细胞主要表面分子

    * T细胞抗原识别受休(TCR):TCR为T细胞特异性识别抗原的受体,约95%的成熟T细胞TCR是由?和?两条肽链组成的TCR??分子,少部分由?和?链组成的TCR??。?和?链与免疫球蛋白结构相类似,它们分别由V、J、C基因片段和V、D、J、C基因片段编码。由于这两条链基因重排后可形成千万种不同的TCR分子,故T细胞能特异性和多样性的识别抗原。TCR??为异二聚体分子,它与抗原的结合,需同时识别经加上处理的序列决定簇肽片段和自己的MHC分子,故具有MHC限制性。

    * 白细胞分化抗原群(cluster of ifferentiation,CD)

    * 主要组织相容性复合抗原(MHC):MHC-I表达在所有阶段的T细胞表面。活化的T细胞可表达MHC-II类抗原,静息的T细胞仅仅表达MHC-I类抗原。

    * 细胞因子受体:白细胞介素受体,肿瘤坏死因子?受体,粒细胞集落刺激因子受体,转化生长因子?受体。

    * 白细胞分化抗原是白细胞在分化成熟为不同谱系和在分化的不同阶段以及活化过

    (二)T 细胞亚群

    T细胞CD产生细胞因子主要生物学功能辅助性T细胞(Th)CDTh1CD4IFN-?,IL-2,TNF-?激活巨噬细胞和TCl细胞

    清除病毒

    抑制Th2细胞Th2

    CD4IL4,IL-5,IL-6,IL-10促进抗体产生

    促进变态反应

    抑制Thl细胞细胞毒性T细胞(Tc) Tc1(TCL)CD8

    IFN~?

    抑制细胞免疫中有效的杀伤细胞

    抑制Th2细胞Tc2CD8IL-4,IL-5抑制Thl细胞

    根据TCR的构成,可分为TCR?? T细胞和TCR?? T细胞两大类。

    根据TCR?? 的不同,成熟T细胞又分为CD4+、CD8+。

    CD4+主要分泌细胞因子来调节肿瘤免疫,维持抗肿瘤免疫的记忆功能,也有CTL的细胞毒性。

    CD8+主要作为效应细胞特异性的杀伤细胞。分泌细胞因子对Th1、Th2调节。

    (三)T细胞的激活及对靶细胞的杀伤作用。

    * T细胞TCR与肿瘤抗原结合,为T细胞活化提供了第一信号。

    * 位于抗原递呈细胞(APC)表面的共刺激分子:B7、细胞间黏附分子(ICAMs)、淋巴细胞相关抗原3(LFA-3)等与T细胞相应受体结合,提供了第二信号,* TCR与MHC-肽抗原结合后,即能活化与TCR相关联的多个蛋白酪氨酸激酶(PTKs),包括Scr家族成员p56lck、p59fyn和Syk家族成员ZAP-70。

    * 随后引起多种底物的酪氨酸磷酸化,在经过一系列连锁反应后,最后通过核内基因转录的调控,使T细胞被激活。

    * 但是这种激活状态在无第二信号刺激的情况下,T细胞会进入免疫无应答状态,表现为T细胞因无法产生刺激免疫反应所需的细胞因子如IL-2,或仅有低浓度的IL-2而不能分化并克隆性增殖

    * T细胞的TCR数量及其反应阈值的高低对T细胞的激活也有影响,TCR数量减少就会降低T细胞激活所需达到的反应阈。

    * T细胞的激活尚受到TCR和CD28受体的反受体(counter receptor)即细胞毒性T细胞相关抗原4(CTLA-4)的负相调节,CTLA 4对CD28激活丁细胞具有直接的拮杭效应

    (1)CD4+T细胞的激活及Thl细胞的分化:肿瘤抗原经APC摄取、加工成免疫原性肽,并与APC胞内MHC-II类分子结合为复合物呈递在APC膜上。CD4+T细胞TCR与肽片段-MHC-II类分子复合物结合,同时在CD28-B7复合物传导第二信号作用下,通过一系列分子事件后被充分活化,并分泌IL-2等细胞因子,IL-2与CD4+T细胞膜上IL-2受体结合促使其分化出CD4+Thl细胞。

    (2)CD8+,Tcl细胞的分化:CD8+Tcl或CTL是由其前体细胞发育而成。CTL前体细胞已在胸腺内成熟并具有针对特异抗原的受体,但尚无细胞毒性。活化CTL至少需要两种不同的信号,一是TCR所识别的经APC加工而成的(肽片段-MHC-I)类分子复合物,另一信号来源于CD4+T细胞提供的细胞因子及Thl细胞的辅助。

    2.T细胞对靶细胞的杀伤分化的CD8+Tcl细胞对靶细胞攻击首先要实现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就触发了Tcl细胞杀伤靶细胞效应。其细胞毒效应机制主要有两种:

    * 渗透性细胞溶解:在Tc1-靶细胞相互接触的区域形成密闭的袋,Tc1细胞内的颗粒由高尔基体区向接触区移动井释放颗粒内的穿孔素和粒酶(eranzyme),穿孔素导致靶细胞膜形成许多跨膜小管,粒酶通过这些小孔进入细胞最终引起细胞肿胀、破裂。

    * 细胞凋亡:即T细胞表达的Fas配体(FasL,CD95)与肿瘤细胞表达的Fas受体结合,从而启动肿瘤细胞凋亡(参见第八章)。

    * T细胞通过分泌肿瘤坏死因子以进一步破坏靶细胞。

    * 对某一个靶细胞攻击后,Tcl细胞仍然保持完整并具有活性,能够继续攻击其它靶细胞。

    * Tcl细胞TCR对靶抗原的识别及其对靶细胞的杀伤效应具有高度特异性,它只杀伤表面带有特异性肿瘤抗原和MHCI类分子的靶细胞。

    * Tcl细胞数与被杀伤的瘤细胞数呈正相关

    * CD8+细胞具有免疫记忆功能,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。

    二、B淋巴细胞

    (一)B细胞主要表面分子

    1B细胞抗原识别受体(BCR)BCR是B细胞重要的特征性标志,是由B细胞表面免疫球蛋白分子(surface immunoglobulin,sIg)组成。成熟B细胞可同时表达sIgD和sIgM,在单个B细胞表面,所有Ig的可变区是由相同的VH和VL基因所编码,故它们具有相同的独特型和结合抗原的特异性。在BCR的Ig旁还有另一组分子,称为Ig?链(CD79a)和Ig?链(CD79b),它们的功能主要是稳定BCR结构及与信号传导相关。由于BCR可以识别天然蛋白质抗原分子表面的构象抗原决定簇,故在识别抗原时无MHC限制性。

    2.Fc受体(FcR)它是结合免疫球蛋白Fc段的分子结构。大多数B细胞表面具有Fc?R,能与IgG Fc段结合,当IgG处于游离状态时,其Fc段与B细胞Fc? R结合力很弱,而当其与相应抗原结合后,其结合力明显增强。B细胞Fc? R(CD23)是一种B细胞生长因子受体,与B细胞分化增殖有重要关系。

    3.补体受体(CR)B细胞表面补体受体主要是C3受体,与补体C3b和C3d结合的受体分别称为CRI和CRII。CRI与配体C3b结合后具有重要的生物学功能,如调理促进吞噬及免疫粘连作用,作为B细胞活化的非特异性刺激信号促进B细胞活化等。CRII与配体结合后能调节B细胞的生长、分化、记忆和Ig产生。

    4.细胞因子受体(CKR)细胞因子如IL-2、4、7以及IFN-?、IFN-?和TGF-?等在B细胞膜上均有相应受体。大多数B细胞CKR是由两个或两个以上的亚单位构成的异源二聚体或多聚体,通常包括一个特异性配体结合的?链和一个参与信号传导的?链。

    5.致有丝分裂原受体丝裂原(mitogen)是一类非特异性淋巴细胞激活剂。它对淋巴细胞的作用有选择性。丝裂原如PHA、ConA等只激活T细胞,而如美洲商陆素(PWM)对T、B细胞都能激活。

    6.主要的白细胞分化抗原(CD)存在于B细胞表面的特有CD分子有CDl0、C1919~CD24、CD37、CD40、CD45、CD53、CD72~CD75、CDw76、CD77、CD78、CD79~CD83、CD84、CD85、CD86。其中CDl9、CX320、C1321、CD22、CD40和CD45分子对B细胞的活化、增殖、分化或耐受形成有重要作用l"。

    7.主要组织相容性抗原B细胞表达MHC-I类抗原,同时也表达较高比例和密度的MHC-II类抗原。

    (二)B细胞的激活及其免疫效应

    * B细胞在参与免疫反应时,通过其膜表面的有关抗原受体表现出两个基本功能,一是作为免疫效应细胞介导体液免疫;另一方面是作为APC特异性识别抗原,并提呈给T细胞以协助细胞免疫。

    * B细胞在相应抗原刺激下和Th细胞辅助下被活化、增殖井分化为浆细胞,从而产生各种免疫球蛋白分子即抗体。

    * 在肿瘤免疫中,由B细胞介导的体液免疫反应不起主要的作用。抗体分子本身只具有识别作用,而无直接杀伤作用,要达到排斥"非己"的效果尚须借助机体其它免疫细胞或分子的协助,这表现在体液反应的几种方式上。

    1.抗体依赖细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxisity,ADCC)抗体与肿瘤细胞表面抗原结合后,通过其抗体分子(IgG型)Fc段与免疫效应细胞的Fc受体结合而激活效应细胞,包括巨噬细胞、NK细胞等,最终裂解破坏肿瘤细胞。

    2.补体介导的细胞溶解作用:抗体与肿瘤细胞结合,也可激活补体而溶解肿瘤细胞。

    三、自然杀伤细胞

    (一)NK细胞表型及受体

    NK细胞主要表达CD2、CDl6、CD56、CD57和CD59等,尚未发现它有类似于B细胞的Ig和T细胞的TCR基因重排现象。部分NK细胞能表达CD3分子的同二聚体。部分细胞能表达NK受体(NK cell receptor,NKR),在人类的NKR是p58;p58分子结构上含有酪氨酸激酶。

    (二)NK细胞的识别、活化及功能

    * "识己者存(missingself)"的识别方式,主要识别缺乏MHC-I类抗原或具有突变的MHC-I类抗原的靶细胞。

    * 即NK细胞通过其受体如p58分子,仅识别"自己"靶细胞MHC~I类分子的特定抗原决定簇,这种识别与结合将对NK细胞杀伤活性产生抑制信号,从而避免NK细胞对"自己"靶细胞的攻击;而对"非己"如肿瘤细胞则产生非特异性的杀伤作用。

    * NK细胞可以通过其膜表面CD2或CDl6等分子发生交联而活化并呈现杀伤效应,但多数情况下,NK细胞的杀伤功能是自发启动的。

    (三)NK细胞的杀伤功能

    * 活化的NK细胞能迅速分泌大量的细胞因子发挥抗肿瘤作用,同时调节吞噬细胞的功能。

    * NK细胞可分为粘附NK细胞(A-NK)和非粘附NK细胞(NA-NK)两个亚群,其中A-NK细胞具有高水平的细胞毒性和增殖能力,A-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,在体内能减少转移瘤数目,延长荷瘤动物的生存期。

    A- NK细胞的抗肿瘤机制可能通过如下方式杀伤瘤细胞:

    ① 由穿孔素/粒酶介导的肿瘤细胞渗透性溶解:

    ② A-NK细胞与肿瘤细胞接触,由儿NK细胞表面的膜型TNF及FasL介导靶细胞凋亡;

    ③ A-NK细胞破坏或活化肿瘤微血管系统,引起其它效应细胞和淋巴因子渗入到肿瘤组织中,导致肿瘤的出血坏死[1q。

    四、抗原递呈细胞及抗原加工

    抗原递呈细胞(APC)是能捕捉、加工和处理抗原,并将处理后的抗原肽片段呈递给抗原特异性淋巴细胞的一类免疫细胞。AfC主要包括巨噬细胞(macrophage,M?)、树突状细胞(dendritic cell,DC)和B淋巴细胞。

    (一)树突状细胞:

    1.DC生物学特性及功能

    * 淋巴组织中的DC基本上丧失了吞噬、加工抗原的能力,而是表达高水平的MHC-I和II类分子、共刺激分子B7-1与B7-2以及某些粘附分子如LFA-I、LFA-3、ICAM-等,从而获得递呈抗原以刺激机体免疫反应的能力,呈现其专职抗原递呈的功能。

    * 非淋巴组织中的DC具有较强的吞噬、加工、处理抗原的能力,而B7分子表达水平低,刺激T细胞活化的能力低

    * DC能分泌趋化因子(DC-CCK)专一性的促进T细胞聚集,从而增强对T细胞的激发

    * MLR中,DC是主要的刺激细胞,既能激活MHC相同的自身反应性T细胞,又能激活MHC不同的同种反应性T细胞。

    * 单核细胞衍生而来的DC1能诱导Th1的分化,而浆细胞样细胞转变而来的DC2则诱导Th2的分化。不受IL-4和IL-12的影响。

    * Th2分泌的IL4能促进DC1的成熟,却对DC2有杀伤效应,在免疫反应的后期是有助于Th1的生成,却对Th2的增殖起抑制作用。

    2.DC抗肿瘤机制及应用

    利用DC膜表面高表达MHCI和MHC-II类分子及其表达高水平B7分子的生物学特性,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)巨噬细胞

    巨噬细胞(M?)也是一类重要的APC,面有IgFc受体、补体受体以及细胞因子受体,它们与相应配体结合后可使M?发挥吞噬、识别抗原、调理作用及ADCC功能。静息状态的M?仅表达低水平的MHC-II类分子,在激活的T细胞产生IFN-7等细胞因子刺激下,M?的MHC-II类分子表达明显增高。

    (三)抗原递呈细胞对抗原的摄取、处理和进呈

    * 抗原递呈细胞(APC)通过随机捕获和细胞膜上FcR、C3R捕获抗原方式,将捕获的抗原撮入胞内。就M?而言,在其胞内形成吞噬体,然后与溶酶体融合形成吞噬溶酶体。抗原经多种水解酶作用降解为具有免疫原性的肽片段,同时由内质网合成的MHC-II类分子被转运至吞噬溶酶体内,与肽片段结合成具有稳定螺旋结构的多肽-MHC-II类分子复合物。在高尔基体参与下,该复合物被转运到细胞膜表面,供CD4+T细胞TCR识别。

    * APC加工处理抗原的主要意义是形成抗原的免疫显位,也就是将抗原特异性淋巴细胞所识别的表位中关键性肽段,或称为抗原表位显露出来,从而将抗原信息递呈给CD4+T细胞。经过加工处理后的抗原,其免疫原性可增强1000倍。......(后略) ......